Technisches GebietTechnical area
In
vielen Bereichen der Technik werden bistabile Kippstufenschaltungen
und auf bistabilen Kippstufenschaltungen basierende Schaltungen
zur Speicherung, Zwischenspeicherung oder Pufferung einzelner oder
mehrerer Bits herangezogen. Bistabile Kippstufenschaltungen, die
auch als Latch bezeichnet werden, werden so beispielsweise im Bereich
der Computertechnologie im Rahmen von Speichern, Prozessoren, Rechenwerken
(ALU = arithmetic logic unit = Arithmetisch-Logische-Einheit) und
anderen integrierten Schaltungen eingesetzt. Darüber hinaus werden sie auch
im Rahmen von Frequenzteilern, Schieberegistern und einer Vielzahl
weiterer Schaltungen eingesetzt, bei denen einzelne Bits von Informationen
wenigstens kurzzeitig gespeichert werden.In
In many fields of technology, bistable multivibrators are used
and circuits based on bistable multivibrators
for storing, buffering or buffering individual or
several bits used. Bistable flip-flops, the
Also referred to as a latch, so for example in the field
Computer technology in the context of memories, processors, arithmetic units
(ALU = Arithmetic Logic Unit) and
other integrated circuits used. Beyond that they will too
in the context of frequency dividers, shift registers and a variety
used in other circuits where individual bits of information
at least temporarily stored.
Aber
auch in anderen Bereichen der Technologie werden bistabile Kippstufenschaltungen
beispielsweise im Rahmen von Schaltern, Frequenzteilern, Zählern und
anderen elektrischen und elektronischen Komponenten und Bauelementen
eingesetzt. Um nur ein Beispiel zu nennen, können bistabile Kippstufen beispielsweise
im Rahmen von Schaltern zur Unterdrückung von Prelleffekten oder
zur Messung der Haltedauer des Schalters durch einen Benutzer eingesetzt
werden.But
Also in other areas of technology are bistable flip-flops
for example in the context of switches, frequency dividers, counters and
other electrical and electronic components and components
used. To name just one example, bistable flip-flops, for example
in the context of switches for the suppression of bounce effects or
used to measure the holding time of the switch by a user
become.
Dadurch,
dass bistabile Kippstufen oder Latches zur Speicherung von wenigstens
einem Bit in vielen Anwendungsgebieten herangezogen werden, besteht
häufig
das Interesse, dass diese Informationen nicht durch auftretende
Störungen
verfälscht oder
gelöscht
werden. Störungen
können
hierbei den verschiedensten Quellen entstammen, beispielsweise elektrischem
oder anderweitig physikalisch oder chemisch bedingtem Rauschen.
Störungen
können so
beispielsweise in Form von Schwankungen der Versorgungsspannung,
strahlungsbedingt oder inhärent
(z. B. Schrotrauschen, thermisches Rauschen) auftreten. Beispiele
für strahlungsbedingte
Rauschquellen stellen so Lichtquanten entsprechender Frequenzen,
Neutronen, Elektronen, Positronen oder Alphateilchen aus der Höhenstrahlung
oder anderen Quellen dar. Im Bereich integrierter Schaltungen kann
so beispielsweise Strahlung bereits durch die im Rahmen des so genannten
Packaging-Prozesses (Unterbringen in feste Baugruppen oder auch
Verkapselung) verwendete Vergussmasse erzeugt werden.Thereby,
that bistable flip-flops or latches for storing at least
one bit in many applications
often
the interest that this information does not occur through
disorders
falsified or
deleted
become. disorders
can
here come from various sources, such as electrical
or otherwise physical or chemical noise.
disorders
can do that
for example in the form of fluctuations in the supply voltage,
due to radiation or inherent
(eg shot noise, thermal noise). Examples
for radiation-related
Noise sources thus provide light quanta of corresponding frequencies,
Neutrons, electrons, positrons or alpha particles from the cosmic rays
or other sources. In the field of integrated circuits can
for example, radiation already by the so-called
Packaging process (housing in solid assemblies or also
Encapsulation) used.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.embodiments
The present invention will be described below with reference to FIGS
enclosed drawings closer
explained.
1a zeigt
ein Blockschaltbild einer Fuselatch-Schaltung; 1a shows a block diagram of a fuselatch circuit;
1b zeigt
drei Verläufe
von Spannungssignalen während
des Einschaltvorgangs der Fuselatch-Schaltung aus 1a; 1b shows three waveforms of voltage signals during the turn-on of the fuselatch circuit 1a ;
2 zeigt
ein Blockschaltbild einer bistabilen Kippstufenschaltung; 2 shows a block diagram of a bistable flip-flop circuit;
3 zeigt
ein Blockschaltbild einer bistabilen Kippstufenschaltung mit einer
Kompensationsschaltung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; 3 shows a block diagram of a flip-flop bistable circuit with a compensation circuit according to an embodiment of the present invention;
4a bis 4c zeigen
Spannungsverläufe
an verschiedenen Schaltungsknoten der in 3 gezeigten
Schaltung im Falle eines Alphateilchen-Treffers; 4a to 4c show voltage curves at different circuit nodes of the 3 shown circuit in the case of an alpha particle hit;
5a bis 5d zeigen
verschiedene Spannungsverläufe
an Schaltungsknoten der in 3 gezeigten
Schaltung im Falle eines anderen Alphateilchen-Treffers; und 5a to 5d show different voltage curves at circuit nodes of in 3 shown circuit in the case of another alpha particle hit; and
6 zeigt
ein Blockschaltbild einer weiteren bistabilen Kippstufenschaltung
mit einer Kompensationsschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 6 shows a block diagram of another bistable flip-flop circuit with a compensation circuit according to another embodiment of the present invention.
Detaillierte Beschreibung
der AusführungsbeispieleDetailed description
the embodiments
Bezug
nehmend auf die 1a bis 6 werden
im weiteren Verlauf der vorliegenden Beschreibung zunächst eine
Fuselatch-Schaltung
im Zusammenhang mit den 1a, 1b und 2 beschrieben,
bevor im Zusammenhang mit den 3 bis 6 der
vorliegenden Beschreibung Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Form bistabiler Kippstufenschaltungen
mit Kompensationsschaltungen hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer
Funktionsweise erläutert
werden.Referring to the 1a to 6 In the further course of the present description, a fuselatch circuit will first be described in connection with FIGS 1a . 1b and 2 described before in connection with the 3 to 6 In the present description embodiments of the present invention in the form of bistable flip-flops with compensation circuits will be explained in terms of their structure and operation.
Hierbei
werden zur Vereinfachung der Beschreibung im weiteren Verlauf für Objekte,
Strukturen, Schaltelemente und andere Objekte gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wenn diese gleiche oder ähnliche
funktionale Zusammenhänge und
Funktionsweisen aufweisen. Passagen der Beschreibung, die sich auf ähnliche
oder funktionsgleiche Strukturen, Schaltelemente oder andere Objekte beziehen,
können
so zwischen verschiedenen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung und anderen Strukturen und Schaltungen
ausgetauscht werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben
ist, um eine kürzere
und knappere Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung zu ermöglichen.in this connection
are used to simplify the description in the further course for objects,
Structures, switching elements and other objects the same or similar
Reference numeral used when these same or similar
functional relationships and
Functioning have. Passages of the description referring to similar
or relate functionally identical structures, switching elements or other objects,
can
so between different embodiments
of the present invention and other structures and circuits
unless explicitly stated otherwise
is a shorter one
and more concise description of the embodiments of the present invention
To enable invention.
Darüber hinaus
werden im Rahmend der vorliegenden Beschreibung zusammenfassende
Bezugszeichen für
Schaltelemente, Strukturen und Objekte verwendet, die entweder mehrfach
in einem Ausführungsbeispiel
auftreten oder in ähnlichen
Zusammenhängen
in mehreren Ausführungsbeispielen auftreten,
sofern nicht auf eine bestimmte Struktur eines bestimmten Ausführungsbeispiels
Bezug genommen wird.In addition, in the context of the before summary description of switching elements, structures and objects that either occur multiple times in one embodiment or occur in similar contexts in several embodiments, unless reference is made to a particular structure of a particular embodiment.
1a zeigt
ein Schaltbild einer Fuselatch-Schaltung 100 mit einem
Widerstandselement 110, das in 1a auch über seinen
Widerstandswert als R_FUSE bezeichnet ist. Bei dem Widerstandselement 110 kann
es sich, wie bereits die Bezeichnung R_FUSE andeutet, um ein sicherungsartiges
Widerstandselement handeln, das beispielsweise eine einmalig lösbare oder
eine einmalig schließbare
elektrische Verbindung zwischen seinen Anschlüssen aufweist. Das Widerstandselement 110 kann
so beispielsweise eine einzelne metallische oder halbleitende Verbindung
eines programmierbaren Nur-Lese-Speichers (PROM = programmable read-only
memory) oder einer verwandten Speichertechnologie darstellen. In
dem Widerstandselement 110 kann somit eine Information
1 oder 0 dadurch dauerhaft gespeichert werden, dass das Widerstandselement 110 einen
niedrigen Widerstandswert oder einen hohen Widerstandswert aufweist.
Handelt es sich bei dem Widerstandselement 110 also um
eine Sicherung auf Basis einer metallischen oder (optional dotierten
oder hoch-dotierten) halbleitenden Verbindung zwischen den Anschlüssen des
Widerstandselements 110, so kann die Information 1 oder
0 dadurch gespeichert werden, dass die Sicherung geöffnet bzw.
durchgebrannt wird (hoher Widerstandswert) oder geschlossen oder
nicht durchgebrannt ist (niedriger Widerstandswert) ist. 1a shows a circuit diagram of a Fuselatch circuit 100 with a resistance element 110 , this in 1a also referred to its resistance value as R_FUSE. In the resistance element 110 As already indicated by the designation R_FUSE, it may be a fuse-like resistance element, which has, for example, a one-off or one-way closable electrical connection between its terminals. The resistance element 110 For example, it may represent a single metallic or semiconducting connection of a programmable read-only memory (PROM) or related memory technology. In the resistance element 110 Thus, information 1 or 0 can be permanently stored by the resistance element 110 has a low resistance value or a high resistance value. Is it the resistance element 110 that is, a fuse based on a metallic or (optionally doped or highly doped) semiconducting connection between the terminals of the resistor element 110 Thus, the information 1 or 0 may be stored by opening or blowing the fuse (high resistance value) or being closed or not blown (low resistance value).
Das
Widerstandselement 110 ist mit einem Anschluss an ein Bezugspotenzialpotenzial 120 bzw. an
einen Anschluss für
ein Bezugspotenzialpotenzial 120 gekoppelt, bei dem es
sich beispielsweise um Masse (GND = ground) oder auch eine (z. B.
bezogen auf eine weiteres Bezugspotenzial oder eine positive Versorgungsspannung)
negative Versorgungsspannung handeln kann.The resistance element 110 is with a connection to a potential reference potential 120 or to a connection for a reference potential 120 which can be, for example, ground (GND = ground) or else a negative supply voltage (for example, based on another reference potential or a positive supply voltage).
Ein
weiterer Anschluss des Widerstandselements 110 ist mit
einem Source-Anschluss eines NMOS-Transistors 130 (TN1)
gekoppelt, der mit einem Drain-Anschluss an einen ersten Schaltungsknoten 140 (N1)
gekoppelt ist. An einen Gate-Anschluss
des NMOS-Transistors 130 kann ferner über eine in 1a nicht
gezeigte Steuerschaltung ein Steuersignal FPUN angelegt werden.Another connection of the resistor element 110 is connected to a source terminal of an NMOS transistor 130 (TN1) connected to a drain terminal to a first circuit node 140 (N1) is coupled. To a gate terminal of the NMOS transistor 130 can also have an in 1a not shown control circuit, a control signal FPUN are applied.
In 1a sind
darüber
hinaus für
die einzelnen Feldeffekttransistoren, also beispielsweise für den NMOS-Transistor 130 beispielhafte
Angaben hinsichtlich der Kanalbreite oder Kanalweite W und der Kanallänge L angegeben.
Der NMOS-Transistor 130 weist
so beispielsweise bei der in 1a wiedergegebenen
Schaltung eine Breite oder Weite von W = 0,76 μm und eine Kanallänge von
L = 0,185 μm
auf. Ist hingegeben bei einem Transistor lediglich eine einzige
Zahl angegeben, so handelt es sich bei dieser um die Kanalweite
W in Mikrometern, wobei die Kanallänge L in diesem Fall durch
die den Gesamtprozess zugrunde liegende Strukturlänge bzw.
Strukturbreite gegeben ist, die in diesem Zusammenhang auch als
Standardlänge
oder Standardkanallänge bezeichnet
wird. Die in 1a gezeigte Schaltung basiert
beispielsweise auf einer 70 nm-Technologie, so dass, wenn lediglich
eine einzige Zahl an einem Transistor oder einer anderen Struktur
angegeben ist, für
die Kanallänge
L = 0,1 μm
gilt. Im Fall einer 70 nm-Technologie
kann beispielsweise die Wortleitungsbreite oder die Bitleitungsbreite
70 nm betragen.In 1a are also for the individual field effect transistors, so for example for the NMOS transistor 130 exemplary information regarding the channel width or channel width W and the channel length L specified. The NMOS transistor 130 For example, in the case of 1a represented circuit has a width or width of W = 0.76 microns and a channel length of L = 0.185 microns. If given in a transistor only a single number, this is the channel width W in microns, the channel length L is given in this case by the overall process underlying structure length or structure width, in this context as Standard length or standard channel length is called. In the 1a For example, the circuit shown is based on a 70 nm technology, so that when only a single number is given to a transistor or other structure, the channel length is L = 0.1 μm. For example, in the case of a 70 nm technology, the word line width or the bit line width may be 70 nm.
Selbstverständlich handelt
es sich bei den in 1a und den anderen Figuren der
vorliegenden Beschreibung angegebenen Werten hinsichtlich von Kanallängen L und
Kanalweiten W lediglich um beispielhafte Werte, die hinsichtlich
der konkreten Ausgestaltung nicht als einschränkend zu verstehen sind. Es
können
vielmehr abweichende Implementierungen von Kanallängen L und
Kanalweiten W vorgenommen werden. In diesem Zusammenhang sollte darauf
hingewiesen werden, dass auch nicht die Verhältnisse der beiden Werte zueinander
als ein schränkende
Randbedingung an konkrete Implementierungen zu verstehen sind. So
spielen hinsichtlich der konkreten Dimensionierung der einzelnen
Komponenten weitere Parameter eine Rolle, beispielsweise die Dotierung,
Dotierungsprofile, Dotierungstiefen, Oxiddicken und andere Parameter,
bezüglich
der in den Fig. keine Informationen wiedergegeben sind.Of course, the in 1a and the other figures of the present description with respect to channel lengths L and channel widths W are exemplary values only, which are not to be considered as limiting with respect to the specific embodiment. Instead, deviating implementations of channel lengths L and channel widths W can be made. In this context, it should be pointed out that neither the relationships of the two values to each other should be understood as a limiting boundary condition for concrete implementations. Thus, with regard to the concrete dimensioning of the individual components, further parameters play a role, for example the doping, doping profiles, doping depths, oxide thicknesses and other parameters with respect to which no information is reproduced in the figures.
Der
Drain-Anschluss des NMOS-Transistors 130 (NMOS = n-channel metal oxide
semiconductor = n-Kanal Metalloxid-Halbleiter) ist über den ersten Schaltungsknoten 140 (N1)
mit einem Drain-Anschluss eines PMOS-Transistors 140 (PMOS
= p-channel metal
oxide semiconductor = p-Kanal Metalloxid-Halbleiter) gekoppelt. Der PMOS-Transistor 150 ist
mit einem Source-Anschluss an eine Versorgungsspannung bzw. einen
Anschluss für
eine Versorgungsspannung 160 gekoppelt, die in 1a auch
durch ihren Versorgungsspannungswert als Vint bezeichnet ist. Bei
der Versorgungsspannung Vint kann es sich beispielsweise um eine
positive Versorgungsspannung handeln, die beispielsweise durch eine
in 1a nicht gezeigte interne Stabilisierungsschaltung
erzeugt und an dem Anschluss 160 bereitgestellt wird. Die
Versorgungsspannung Vint kann somit eine interne Versorgungsspannung
sein, die aus einer externen abgeleitet wird.The drain terminal of the NMOS transistor 130 (NMOS = n-channel metal oxide semiconductor = n-channel metal oxide semiconductor) is via the first circuit node 140 (N1) with a drain terminal of a PMOS transistor 140 (PMOS = p-channel metal oxide semiconductor = p-channel metal oxide semiconductor) coupled. The PMOS transistor 150 is with a source connection to a supply voltage or a connection for a supply voltage 160 coupled in 1a Also referred to by their supply voltage value as Vint. The supply voltage Vint may be, for example, a positive supply voltage, which may be, for example, a supply voltage 1a not shown internal stabilization circuit generated and at the terminal 160 provided. The supply voltage Vint can thus be an internal supply voltage derived from an external one.
Der
PMOS-Transistor 150 kann ferner über die zuvor erwähnte, nicht
in 1a gezeigte, Steuerschaltung mit einem weiteren
Steuersignal bFPUP versorgt werden, auf das im Zusammenhang mit 1b noch
näher eingegangen
wird. Der NMOS-Transistor 130 weist eine Kanalweite von
W = 0,86 μm
und eine Kanallänge
L auf, die sich, wie zuvor erläutert
wurde, aus der charakteristischen Strukturbreite (Standardlänge oder
Standardkanallänge) des
der Herstellung der Fuselatch-Schaltung 100 zugrunde liegenden
Herstellungsverfahrens ergibt. Liegt beispielsweise die im Rahmen
der Herstellung erzielbare Bitleitungsbreite und/oder Wortleitungsbreite
bei etwa 70 nm, wird die Technologie auch als 70 nm-Technologie
bezeichnet. In diesem Fall beträgt
die Standardlänge
oder Standardkanal länge etwa
100 nm. Konkret weist somit der PMOS-Transistor 150 eine
Kanallänge
von L = 0.1 μm
auf. Die Kanalweite wird auch als Kanalbreite bezeichnet.The PMOS transistor 150 can also over the aforementioned, not in 1a shown, control circuit to be supplied with a further control signal bFPUP, in connection with 1b will be discussed in more detail. The NMOS transistor 130 has a channel width of W = 0.86 microns and a channel length L, which, as previously explained, from the characteristic feature width (standard length or standard channel length) of the production of Fuselatch circuit 100 underlying manufacturing process results. For example, if the bit line width and / or word line width achievable in the production is about 70 nm, the technology is also referred to as 70 nm technology. In this case, the standard length or standard channel length is about 100 nm. Concretely, therefore, the PMOS transistor 150 a channel length of L = 0.1 μm. The channel width is also referred to as the channel width.
Sowohl
der NMOS-Transistor 130 als auch der PMOS-Transistor 150 sind
in dem vorliegenden Beispiel als etwa gleich starke Transistoren
ausgelegt. Die Stärke
eines NMOS-Transistors wird so nicht zuletzt durch das Verhältnis der
Kanalweite W zu der Kanallänge
L bestimmt, so dass der NMOS-Transistor 130 eine Stärke von
etwa 4 (= 0,76 μm/0,185 μm) aufweist.
Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen,
dass es sich bei diesen "Stärkeangaben" um tendenziell gröbere Abschätzungen
handelt, da sie von weiteren Parametern abhängen. Sie stellen jedoch gerade
im Bereich der Praxis einen guten Ansatzpunkt für das zugrunde liegende Schaltungsdesign
dar.Both the NMOS transistor 130 as well as the PMOS transistor 150 are designed in the present example as about the same size transistors. The strength of an NMOS transistor is determined not least by the ratio of the channel width W to the channel length L, so that the NMOS transistor 130 has a thickness of about 4 (= 0.76 μm / 0.185 μm). However, it should be remembered that these "strength indications" tend to be coarser estimates, as they depend on other parameters. However, they represent a good starting point for the underlying circuit design, especially in the field of practice.
Aufgrund
der unterschiedlichen Mobilität
von Elektronen im Fall von n-Kanal-Transistoren und von Löchern im
Falle von p-Kanal-Transistoren
weist typischerweise ein NMOS-Transistor gegenüber einem PMOS-Transistor mit
identischer Kanalweite W und identischer Kanallänge L eine etwa doppelte Stärke auf.
Aus diesem Grund ergibt sich die Stärke eines PMOS-Transistors etwa
als die Hälfte
des Verhältnisses
der Kanalweite W und der Kanallänge
L. Somit weist auch der PMOS-Transistor 150 eine
Stärke
von etwa 4 (= 0,5·0,86 μm/0,1 μm) auf.Due to the different mobility of electrons in the case of n-channel transistors and of holes in the case of p-channel transistors, an NMOS transistor typically has about twice the strength of a PMOS transistor with identical channel width W and identical channel length L. For this reason, the strength of a PMOS transistor is about half the ratio of the channel width W and the channel length L. Thus, the PMOS transistor also has 150 a thickness of about 4 (= 0.5 x 0.86 μm / 0.1 μm).
Der
erste Schaltungsknoten 140, der in 1a auch
als N1 bezeichnet ist, ist parallel mit einem Gate-Anschluss eines
PMOS-Transistors 170 (TP2) und einem Gate-Anschluss eines
NMOS-Transistors 180 (TN2) gekoppelt. Der PMOS-Transistor 170 ist
mit einem Source-Anschluss ebenfalls mit der Versorgungsspannung
bzw. einem Anschluss 160 für die Versorgungsspannung gekoppelt.
Ein Drain-Anschluss des PMOS-Transistors 170 ist über einen zweiten
Schaltungsknoten 190, der in 1a auch als
N2 bezeichnet ist, mit einem Drain-Anschluss des NMOS-Transistors 180 gekoppelt,
der wiederum über
einen Source- Anschluss
mit dem Bezugspotenzialpotenzial bzw. einem Anschluss 120 für das Bezugspotenzialpotenzial
gekoppelt ist. Die beiden Transistoren 170, 180 weisen
wiederum eine etwa vergleichbare Stärke von etwa 5 auf, da der PMOS-Transistor 170 eine
Kanalweite von W = 0,69 μm
bei der Standardkanallänge
(etwa L = 0,1 μm) aufweist,
während
der NMOS-Transistor eine Kanalweite von W = 0,71 μm bei einer
Kanallänge
von etwa L = 0,14 μm
aufweist. Zusammen bilden die beiden Transistoren 170, 180 also
einen CMOS-Inverter (CMOS = complementary metal oxide semiconductor =
komplementärer
Metall-Oxid-Halbleiter).The first circuit node 140 who in 1a also referred to as N1 is in parallel with a gate terminal of a PMOS transistor 170 (TP2) and a gate terminal of an NMOS transistor 180 (TN2) coupled. The PMOS transistor 170 is with a source connection also with the supply voltage or a connection 160 coupled for the supply voltage. A drain terminal of the PMOS transistor 170 is via a second circuit node 190 who in 1a also referred to as N2, with a drain terminal of the NMOS transistor 180 which in turn is connected via a source connection to the reference potential potential or a connection 120 coupled to the reference potential. The two transistors 170 . 180 again have an approximately comparable magnitude of about 5, since the PMOS transistor 170 has a channel width of W = 0.69 μm at the standard channel length (about L = 0.1 μm), while the NMOS transistor has a channel width of W = 0.71 μm at a channel length of about L = 0.14 μm. Together, the two transistors form 170 . 180 So a CMOS inverter (CMOS = complementary metal oxide semiconductor = complementary metal oxide semiconductor).
Der
zweite Schaltungsknoten 190 ist weiterhin mit Gate-Elektroden eines
NMOS-Transistors 200, eines PMOS-Transistors 210 und
eines PMOS-Transistors 220 gekoppelt. Die Source-Anschlüsse der
beiden PMOS-Transistoren 210, 220 sind darüber hinaus
mit der Versorgungsspannung bzw. ihrem Anschluss 160 gekoppelt.
Ein Drain-Anschluss des PMOS-Transistors 210 (Kanalweite
W = 0,965 μm,
Kanallänge
L = 0,4 μm)
ist mit dem ersten Schaltungskoten 140 gekoppelt, mit dem
auch ein Drain-Anschluss
des NMOS-Transistors 200 (Kanalweite W = 0,8 μm bei der
Standardkanallänge)
gekoppelt ist.The second circuit node 190 is still with gate electrodes of an NMOS transistor 200. , a PMOS transistor 210 and a PMOS transistor 220 coupled. The source terminals of the two PMOS transistors 210 . 220 are also connected to the supply voltage or its connection 160 coupled. A drain terminal of the PMOS transistor 210 (Channel width W = 0.965 μm, channel length L = 0.4 μm) is the first circuit 140 coupled to which also a drain terminal of the NMOS transistor 200. (Channel width W = 0.8 microns at the standard channel length) is coupled.
Der
PMOS-Transistor 220 ist mit dem ersten Schaltungsknoten 140 über einen
PMOS-Transistor 230 (TP5) gekoppelt, wobei ein Drain-Anschluss
des PMOS-Transistors 220 mit einem Source-Anschluss des PMOS-Transistors 230 verbunden
ist. Ein Drain-Anschluss
des PMOS-Transistors 230 ist schließlich mit dem ersten Schaltungsknoten 140 gekoppelt.
Beide PMOS-Transistoren
weisen eine Kanalweite von W = 0,9 μm bei der Standardkanallänge auf.
Während
jedoch der Gate-Anschluss des PMOS-Transistors 220 mit
dem zweiten Schaltungsknoten 190 gekoppelt ist, ist ein
Gate-Anschluss des PMOS-Transistors 230 ebenfalls mit dem
Steuersignal FPUN der nicht in 1a gezeigten
Steuerschaltung gekoppelt.The PMOS transistor 220 is with the first circuit node 140 via a PMOS transistor 230 (TP5), wherein a drain terminal of the PMOS transistor 220 with a source terminal of the PMOS transistor 230 connected is. A drain terminal of the PMOS transistor 230 is finally connected to the first circuit node 140 coupled. Both PMOS transistors have a channel width of W = 0.9 μm at the standard channel length. However, while the gate terminal of the PMOS transistor 220 with the second circuit node 190 is a gate terminal of the PMOS transistor 230 also with the control signal FPUN not in 1a coupled control circuit coupled.
Der
NMOS-Transistor 200 ist mit einem Source-Anschluss über einen
NMOS-Transistor 240 (TN4) über dessen Drain-Anschluss und
Source-Anschluss mit dem Bezugspotenzial 120 bzw. einem Anschluss 120 für das Bezugspotenzial
gekoppelt. Der Gate-Anschluss
des NMOS-Transistors 240 ist mit dem weiteren Steuersignal
bFPUP der Steuerschaltung gekoppelt. Beide NMOS-Transistoren 200, 240 weisen
hierbei eine Kanalweite von 0,8 μm
bei der Standardkanallänge
auf.The NMOS transistor 200. is connected to a source via an NMOS transistor 240 (TN4) via its drain terminal and source terminal to the reference potential 120 or a connection 120 coupled for the reference potential. The gate terminal of the NMOS transistor 240 is coupled to the further control signal bFPUP the control circuit. Both NMOS transistors 200. . 240 have a channel width of 0.8 μm at the standard channel length.
Während also
der PMOS-Transistor 170 und der NMOS-Transistor 180 den
bereits zuvor erläuterten
CMOS-Inverter bilden, der zwischen den ersten Schaltungsknoten 140 und
den zweiten Schaltungsknoten 190 gekoppelt ist, bilden
die beiden Transistoren 220 und 200 analog einen
CMOS-Inverter, der jedoch über
die beiden weiteren Transistoren 230, 240 von
der in 1a nicht gezeigten Steuerschaltung steuerbar
ist.So while the PMOS transistor 170 and the NMOS transistor 180 form the previously explained CMOS inverter, between the first circuit node 140 and the second circuit node 190 is coupled, form the two transistors 220 and 200. analogous to a CMOS inverter, however, via the two other transistors 230 . 240 from the in 1a not shown control circuit is controllable.
Abgesehen
von den zusätzlichen
Transistoren 210, 230 und 240, die einerseits
zur Definition eines definierten Ausgangszustands und andererseits zur
Steuerung der Fuselatch-Schaltung 100 durch die in 1a nicht
gezeigte Steuerschaltung dienen, umfasst also die Fuselatch-Schaltung 100 die
beiden Schaltungsknoten 140 (N1) und 190 (N2),
die einerseits über
einen Pfad, der den CMOS-Inverter mit den Transistoren 170, 180 (TP2,
TN2) umfasst und ferner über
einen Rückkopplungspfad
mit dem CMOS-Inverter mit den beiden Transistoren 220, 200 (TP4,
TN3) umfasst, miteinander gekoppelt sind. Diese beiden CMOS-Inverter
stellen folglich zusammen mit den beiden Schaltungsknoten 140, 190 eine
bistabile Kippstufenschaltung dar, deren Inbetriebnahme und Funktionsweise
im Folgenden kurz beleuchtet werden soll.Apart from the additional transistors 210 . 230 and 240 on the one hand to define a defined output state and on the other hand to control the Fuselatch circuit 100 through the in 1a serve not shown control circuit, thus includes the Fuselatch circuit 100 the two circuit nodes 140 (N1) and 190 (N2), on the one hand, has a path connecting the CMOS inverter to the transistors 170 . 180 (TP2, TN2) and also via a feedback path with the CMOS inverter with the two transistors 220 . 200. (TP4, TN3) are coupled together. These two CMOS inverters thus provide together with the two circuit nodes 140 . 190 a bistable flip-flop circuit whose commissioning and operation is to be briefly illuminated below.
Nach
einer Inbetriebnahme oder einem Einschaltvorgang (Power-Up) steigt die Versorgungsspannung
Vint beginnend von einem Zeitpunkt t0 bei einem Spannungswert von
0 V auf einen Wert von circa 1,2 V, wie dies in 1b illustriert
ist. Bei einem Zeitpunkt t1 hat also die (interne) Versorgungsspannung
ihren stabilen Wert von etwa 1,2 V angenommen, während die beiden Steuersignale
bFPUP und FPUN durch die in 1a nicht
gezeigte Steuerschaltung noch auf dem Bezugspotenzial (0 V) liegen,
was einem logischen Zustand 0 entspricht.After a start-up or a power-up, the supply voltage Vint rises from a time t0 at a voltage value of 0 V to a value of about 1.2 V, as in 1b is illustrated. At a time t1, therefore, the (internal) supply voltage has assumed its stable value of about 1.2 V, while the two control signals bFPUP and FPUN have been assigned by the in 1a not shown control circuit are still on the reference potential (0 V), which corresponds to a logic state 0.
An
dieser Stelle bietet es sich an zu erwähnen, dass Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, wie auch andere Schaltungsbeispiele
im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht an die hier beispielhaft
genannten Spannungswerte gebunden sind. Diese sind vielmehr lediglich
beispielhaft zu verstehen und können
in anderen Implementierungen durch entsprechende Werte ersetzt werden.
So können
beispielsweise Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung und andere Schaltungsbeispiele im Rahmen
von TTL-Implementierungen (TTL = Transistor-Transistor-Logik) oder
anderen Technologien implementiert werden. Die im weiteren Verlauf angegebenen
Spannungswerte von 1.2 V für
die (interne positive) Versorgungsspannung Vint und 0 V für das Bezugspotenzial
sind daher lediglich beispielhaft zu verstehen. Es können neben
negativen auch höhere
(z. B. TTL-Technik 5 V) oder niedrigere Spannungswerte eingesetzt
werden.At
At this point, it is worth mentioning that embodiments
of the present invention, as well as other circuit examples
in the context of the present description, not to the example here
Voltage values are bound. These are merely
to understand and understand by example
be replaced by corresponding values in other implementations.
So can
for example embodiments
of the present invention and other circuit examples in the context
TTL implementations (TTL = transistor-transistor-logic) or
other technologies are implemented. The specified later
Voltage values of 1.2 V for
the (internal positive) supply voltage Vint and 0 V for the reference potential
are therefore to be understood as exemplary only. It can be next to
negative also higher
(eg TTL technology 5 V) or lower voltage values
become.
Zum
Zeitpunkt t1, also unmittelbar nachdem die Versorgungsspannung im
Rahmen des Einschaltvorgangs ihren Endwert von etwa 1,2 V erreicht
hat, weisen die beiden Steuersignale bFPUP und FPUN jeweils den
logischen Zustand 0 auf, so dass der PMOS-Transistor 150 (TP1)
leitend geschaltet, also als Schalter betrachtet geschlossen ist.
Gleichzeitig ist der NMOS-Transistor 130 (TN1) geöffnet, so
dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1) auf den Versorgungsspannungswert
Vint ansteigt. Der PMOS-Transistor 170 (TP2) ist folglich
sperrend geschaltet, also als Schalter betrachtet geöffnet, und
der NMOS-Transistor 180 (TN2) entsprechend leitend geschaltet,
also geschlossen. Der zweite Schaltungsknoten 190 (N2)
fällt also
auf das Bezugspotenzial bzw. den Wert des Bezugspotenzials ab. Bezüglich des
Bezugspotenzials weist also der zweite Schaltungsknoten 190 eine
Spannung von 0 V auf, was dem logischen Zustand 0 entspricht. Aufgrund des
geschilderten Spannungswerts des zweiten Schaltungsknotens 190 (N2)
und aufgrund des Steuersignals FPUN sind somit die PMOS-Transistoren 210, 220, 230 geschlossen
(leitend geschaltet), so dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1)
auch über diese
drei Transistoren mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Zeitgleich
sind die beiden NMOS-Transistoren 200, 240 aufgrund
des Spannungswertes des zweiten Schaltungsknotens 190 und
des Steuersignals bFPUP geöffnet
(nicht leitend geschaltet), so dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1) über die
beiden NMOS-Transistor 200, 240 von dem Bezugspotenzial
bzw. dem zugehörigen
Anschluss getrennt sind.At time t1, ie immediately after the supply voltage has reached its end value of about 1.2 V during the switch-on process, the two control signals bFPUP and FPUN each have the logic state 0, so that the PMOS transistor 150 (TP1) turned on, so considered as a switch is closed. At the same time is the NMOS transistor 130 (TN1), so that the first circuit node 140 (N1) rises to the supply voltage value Vint. The PMOS transistor 170 (TP2) is thus turned off, that is, when opened as a switch, and the NMOS transistor 180 (TN2) accordingly switched conductive, so closed. The second circuit node 190 (N2) thus falls on the reference potential or the value of the reference potential. With regard to the reference potential, therefore, the second circuit node has 190 a voltage of 0 V, which corresponds to the logic state 0. Due to the described voltage value of the second circuit node 190 (N2) and due to the control signal FPUN are thus the PMOS transistors 210 . 220 . 230 closed (turned on), so that the first circuit node 140 (N1) is also connected via these three transistors to the supply voltage. At the same time, the two NMOS transistors 200. . 240 due to the voltage value of the second circuit node 190 and the control signal bFPUP open (not turned on), so that the first circuit node 140 (N1) via the two NMOS transistor 200. . 240 are separated from the reference potential or the associated connection.
Nach
dem Hochfahren der Versorgungsspannung auf den Endwert Vint von
circa 1,2 V im Falle der in 1a gezeigten
Schaltung liegt diese also in einem initialisierten Zustand zu einem
in 1b als t1 bezeichneten Zeitpunkt vor. Der erste Schaltungsknoten 140 (N1)
nimmt hierbei den logischen Zustand 1 (Spannungswert Vint) an, während der
zweite Schaltungsknoten 190 (N2) den logischen Zustand
0 (Spannungswert 0 V des Bezugspotenzials) annimmt.After starting up the supply voltage to the final value Vint of approximately 1.2 V in the case of 1a Thus, this circuit is in an initialized state to an in 1b before t1. The first circuit node 140 (N1) assumes the logic state 1 (voltage value Vint), while the second circuit node 190 (N2) assumes the logic state 0 (voltage value 0 V of the reference potential).
Nachdem
also die Versorgungsspannung Vint ihren Betriebs- oder Endwert von etwa 1,2 V erreicht
hat, ändert
die in 1a nicht gezeigte Steuerschaltung
den Wert des Steuersignals bFPUP. Dieser geht von dem logischen
Zustand 0 (Spannungswert des Bezugspotenzials 0 V) in den logischen
Zustand 1 (Spannungswert Vint), den das Steuersignal bFPUP auch
bis zu dem eigentlichen Abschalten (Power-Down) der Schaltung 100 beibehält. Die
Steuersignale erreichen somit zu einem Zeitpunkt t2 den in 1b gezeigten
Zustand, dass einerseits die Versorgungsspannung ihren Endwert erreicht
hat, das Steuersignal bFPUP ebenfalls den Spannungswert Vint angenommen
hat, während
andererseits das Steuersignal FPUN den logischen Zustand 0 (Spannungswert
0 V des Bezugspotenzials) weiterhin aufweist.Thus, after the supply voltage Vint has reached its operating or final value of about 1.2 V, the in 1a not shown control circuit, the value of the control signal bFPUP. This goes from the logic state 0 (voltage value of the reference potential 0 V) in the logic state 1 (voltage value Vint), the control signal bFPUP also until the actual power-down of the circuit 100 maintains. The control signals thus reach at in time t2 in 1b shown state that on the one hand the supply voltage has reached its final value, the control signal bFPUP has also assumed the voltage value Vint, while on the other hand, the control signal FPUN has the logic state 0 (voltage value 0 V of the reference potential).
Hierdurch
wird die Fuselatch-Schaltung 100, wie sie in 1a gezeigt
ist, in den Zustand einer bistabilen Kippstu fenschaltungen gebracht,
da einerseits der PMOS-Transistor 150 nunmehr sperrt, also (als
Schalter betrachtet) geöffnet
wird und andererseits der NMOS-Transistor 240 leitend geschaltet wird,
also (als Schalter betrachtet) geschlossen wird. Somit wird einerseits
der erste Schaltungsknoten 140 über die beiden Transistoren 130, 150 von
der Versorgungsspannung 160, dem Bezugspotenzial 120 und
dem Widerstandselement 110 getrennt, während insbesondere die beiden „starken" Transistoren 230, 240 durchschalten
und so den CMOS-Inverter mit den Transistoren 200, 220 aktivieren.This will cause the fuselatch circuit 100 as they are in 1a is shown in the state of a bistable Kippstu fenschaltungen brought, since on the one hand, the PMOS transistor 150 now locks, so (considered as a switch) is opened and on the other hand, the NMOS transistor 240 is turned on, so (considered as a switch) is closed. Thus, on the one hand, the first circuit node 140 over the two transistors 130 . 150 from the supply voltage 160 , the reference potential 120 and the resistance element 110 while, in particular, the two "strong" transistors 230 . 240 switch through and so the CMOS inverter with the transistors 200. . 220 activate.
Die
Fuselatch-Schaltung liegt also im Zustand als bistabile Kippstufenschaltung
vor, bei der aufgrund der vorangegangenen Initialisierung der erste
Schaltungsknoten 140 (N1) den logischen Zustand 1 und der
zweite Schaltungsknoten 190 (N2) den logischen Zustand
0 angenommen hat. Hierdurch sperren die Transistoren 170 und 200,
während
die Transistoren 180, 220 und auch der Transistor 210 leitend
geschaltet sind. Lediglich der Vollständigkeit halber sei an dieser
Stelle erwähnt,
dass in dem umgekehrten Zustand (N1 = 0, N2 = 1) die Transistoren 180, 220 und 210 sperren,
während
die beiden Transistoren 170, 200 leitend geschaltet
sind. Auch dieser Zustand ist stabil, stellt also den zweiten der
beiden bistabilen Zustände
der Schaltung 100 dar.Thus, the fuselatch circuit is in the state of a flip-flop bistable circuit, in which due to the previous initialization of the first circuit node 140 (N1) the logic state 1 and the second circuit node 190 (N2) has assumed the logical state 0. This locks the transistors 170 and 200. while the transistors 180 . 220 and also the transistor 210 are switched on. For the sake of completeness it should be mentioned at this point that in the inverted state (N1 = 0, N2 = 1) the transistors 180 . 220 and 210 lock while the two transistors 170 . 200. are switched on. This state is also stable, that is, the second of the two bistable states of the circuit 100 represents.
Kurze
Zeit nachdem das Steuersignal bFPUP auf den Spannungswert Vint gegangen
ist, bringt die in 1a nicht gezeigte Steuerschaltung auch
das zweite Steuersignal FPUN für
eine gewisse, in Bezug auf eine typische Einschaltdauer kurze Zeitspanne
auf den Spannungswert Vint, also in den logischen Zustand 1. Während das
Steuersignal FPUN auf dem Spannungswert Vint ist, also beispielsweise
zu dem in 1b gezeigten Zeitpunkt t3, wird
der Transistor 130 leitend geschaltet, wird also (als Schalter
betrachtet) geschlossen. Da gleichzeitig der PMOS-Transistor 150 aufgrund
der Ansteuerung mit dem Steuersignal bFPUP in dem logischen Zustand
1 gesperrt ist und der erste Schaltungsknoten 140 (N1)
aufgrund der Initialisierung im logischen Zustand 1 vorliegt, liegt
das Potenzial Vint des ersten Schaltungsknotens 140 über den
durchgeschalteten NMOS-Transistor 130 an dem Widerstandselement 110 an.
Gleichzeitig wird durch das auf dem logischen Zustand 1 liegende
Steuersignal FPUN der PMOS-Transistor 230 gesperrt, also
(als Schalter betrachtet) geöffnet,
so dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1) zumindest nicht
mehr über
den PMOS-Transistor 220 und den Anschluss 160 für die Versorgungsspannung
auf den Spannungswert Vint der Versorgungsspannung hochgezogen werden kann.Shortly after the control signal bFPUP has gone to the voltage value Vint, the in 1a not shown control circuit and the second control signal FPUN for a certain, with respect to a typical duty cycle time to the voltage value Vint, ie in the logic state 1. While the control signal FPUN is at the voltage value Vint, so for example to the in 1b shown time t3, the transistor 130 turned on, so (considered as a switch) is closed. Because at the same time the PMOS transistor 150 is disabled in the logic state 1 and the first circuit node due to the control with the control signal bFPUP 140 (N1) is present in the logic state 1 due to the initialization, the potential Vint of the first circuit node lies 140 via the through-connected NMOS transistor 130 at the resistance element 110 at. At the same time, the control signal FPUN, which is at logic state 1, causes the PMOS transistor 230 locked, so (considered as switch) opened, so that the first circuit node 140 (N1) at least not over the PMOS transistor 220 and the connection 160 for the supply voltage can be pulled up to the voltage value Vint of the supply voltage.
Da
weiter aufgrund des Initialisierungszustands der Fuselatch-Schaltung 100 der
zweite Schaltungsknoten 190 (N2) in dem logischen Zustand
0 liegt, ist der vergleichsweise schwach dimensionierte (Kanalweite
0,965 μm,
Kanallänge
0,4 μm) PMOS-Transistor 210 leitend
geschaltet. Hierdurch wird also ein Spannungsteiler zwischen dem
Anschluss für
die Versorgungsspannung 160 und dem an den Widerstandselement 110 angeschlossenen Anschluss 120 für das Bezugspotenzial
aufgebaut, bei dem der durchgeschaltete PMOS-Transistor 210 in
Serie mit dem Widerstandselement 110 liegt, wobei der erste
Schaltungsknoten 140 (N1) gerade zwischen diesen beiden
Schaltelementen liegt.Further, due to the initialization state of the fuselatch circuit 100 the second circuit node 190 (N2) is in the logic state 0, the comparatively weakly dimensioned (channel width 0.965 μm, channel length 0.4 μm) is PMOS transistor 210 switched on. In this way, therefore, a voltage divider between the connection for the supply voltage 160 and to the resistance element 110 connected connection 120 for the reference potential, in which the switched-through PMOS transistor 210 in series with the resistor element 110 lies, wherein the first circuit node 140 (N1) lies just between these two switching elements.
Hierdurch
hängt es
nun von dem Zustand des Widerstandselements 110 ab, ob
der erste Schaltungsknoten 140 (N1) weiterhin auf dem Spannungswert
Vint verbleibt, der dem logischen Zustand 1 entspricht, oder ob
der Spannungswert des ersten Schaltungsknotens 140 (N1)
soweit absinkt, dass der Spannungswert des ersten Schaltungsknotens 140 als
logischer Zustand 0 interpretiert wird, so dass einer bistabilen
Kippstufenschaltung entsprechenden Schaltelemente der Fuselatch-Schaltung 100 kippen.As a result, it depends on the state of the resistance element 110 whether the first circuit node 140 (N1) remains at the voltage value Vint corresponding to the logic state 1 or the voltage value of the first circuit node 140 (N1) decreases so far that the voltage value of the first circuit node 140 is interpreted as a logic state 0, so that a bistable flip-flop corresponding switching elements of the fuse latch circuit 100 tilt.
Wenn
also das Widerstandselement 110 (beispielsweise das Sicherungselement
(Fuse, Sicherung) 110), das in 1a auch
als R_FUSE bezeichnet ist, getrennt wurde, ist sein zugehöri ger Widerstandswert
bezogen auf einen Einschaltwiderstandswert des PMOS-Transistors 210 sehr
groß,
so dass im Vergleich zu diesem Einschaltwiderstandswert der Gesamtwiderstand
durch das Widerstandselement 110 dominiert wird. In diesem
Fall verbleibt also der erste Schaltungsknoten 140 in dem
logischen Zustand 1. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass der
erste Schaltungsknoten 140 (Knoten 140 (N1)) nicht über den
NMOS-Transistor 130 auf das Bezugspotenzial, also 0 V,
gebracht werden kann. Die bistabile Kippstufenschaltung verbleibt
somit in dem Zustand, dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1)
auf dem Spannungswert Vint und der zweite Schaltungsknoten 190 (N2)
auf 0 V bleibt.So if the resistance element 110 (for example, the fuse element (fuse, fuse) 110 ), this in 1a Also referred to as R_FUSE has been separated, is its associated resistance value relative to a Einschaltwiderstandswert the PMOS transistor 210 very large, so that in comparison to this Einschaltwiderstandswert the total resistance by the resistance element 110 is dominated. In this case, therefore, the first circuit node remains 140 in the logic state 1. In other words, this means that the first circuit node 140 (Node 140 (N1)) not via the NMOS transistor 130 to the reference potential, so 0 V, can be brought. The bistable flip-flop circuit thus remains in the state that the first circuit node 140 (N1) on the voltage value Vint and the second circuit node 190 (N2) remains at 0V.
Wurde
dagegen das Widerstandselement 110 bzw. die Fuse 110 nicht
getrennt, ist der Widerstandswert R_FUSE des Widerstandselements 110 gegenüber dem
Einschaltwiderstand des PMOS-Transistors 210 klein, so
dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1) über den
NMOS-Transistor 130 auf das Bezugspotenzial (0 V) gebracht
wird, noch während
das Steuersignal FPUN auf dem Spannungswert Vint liegt. In diesem
Fall geht der zweite Schaltungsknoten 190 (N2) aufgrund
des CMOS-Inverters
mit den Transistoren 170, 180 auf den Spannungswert
Vint (logischer Zustand 1).Became the resistance element 110 or the fuse 110 not separated, is the resistance value R_FUSE of the resistive element 110 opposite the on-resistance of the PMOS transistor 210 small, leaving the first circuit node 140 (N1) via the NMOS transistor 130 is brought to the reference potential (0 V) while the control signal FPUN is at the voltage value Vint. In this case, the second circuit node goes 190 (N2) due to the CMOS inverter with the transistors 170 . 180 to the voltage value Vint (logic state 1).
Der
Vollständigkeit
halber soll an dieser Stelle noch erwähnt werden, dass in dem nicht
durch die Initialisierung erreichten Zustand, dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1)
in dem logischen Zustand 0 liegt, die Schaltung zu dem Zeitpunkt
t3 stabil ist, da in diesem Fall der erste Schaltungsknoten 140 ohnehin
auf dem Bezugspotenzial liegt, so dass dieser nicht über den
NMOS-Transistor 130 und das Widerstandselement 110 unabhängig von
dessen Widerstandswert entladen werden kann. Mit anderen Worten
ist in diesem Fall das Verhältnis
der Widerstandswerte R_FUSE des Widerstandselements 110 und
der Einschaltwiderstand des PMOS-Transistors 210 unerheblich,
da die Schaltung in diesem Fall ebenfalls stabil ist. Dies bedeutet
jedoch auch, dass eine Zeitspanne, während derer die Steuerschaltung, die
in 1a nicht gezeigt ist, das Steuersignal FPUN in
dem logischen Zustand 1 belassen kann, zumindest im Hinblick auf
eine obere Schranke nicht kritisch ist, solang diese Zeitspanne
nur hinreichend lang ist, um gegebenenfalls den ersten Schaltungsknoten 140 (N1) über den
Transistor 130 und das Widerstandselement 110 zu
entladen. Diese hängt
im allgemeinen von Dimensionierungs- und weiteren Parametern ab.For completeness, it should be mentioned at this point that in the state not reached by the initialization, the first circuit node 140 (N1) is in the logic state 0, the circuit is stable at the time t3, since in this case the first circuit node 140 anyway on the reference potential, so this does not have the NMOS transistor 130 and the resistance element 110 regardless of its resistance value can be discharged. In other words, in this case, the ratio of the resistance values R_FUSE of the resistive element 110 and the on-resistance of the PMOS transistor 210 irrelevant, since the circuit is also stable in this case. However, this also means that a period of time during which the control circuit, which in 1a not shown, the control signal FPUN can leave in the logic state 1, is not critical at least with respect to an upper bound, as long as this period of time is only sufficiently long, if necessary, the first circuit node 140 (N1) over the transistor 130 and the resistance element 110 to unload. This generally depends on sizing and other parameters.
Wie
bereits angedeutet, bringt die in 1a nicht
gezeigte Steuerschaltung das Steuersignal FPUN wieder in den Zustand
der logischen 0, so dass der Spannungswert des Steuersignals FPUN wieder
auf 0 V geht. Dieser Zustand des Steuersignals FPUN (Spannungswert
0 V), der beispielsweise zu einem in 1b gezeigten
Zeitpunkt t4 vorliegt, wird bis zu dem nächsten Start bzw. der nächsten Inbetriebnahme
der Fuselatch-Schaltung (Power-Up) bzw. dem folgenden Abschalten
(Power-Down) beibehalten und die Fuselatch-Schaltung ist wieder
in dem Zustand einer bistabilen Kippstufenschaltung. Dies bedeutet,
dass die Knoten 140 (N1) und 190 (N2) ihre jeweiligen
Spannungswerte im Prinzip ebenso lange halten.As already indicated, the brings in 1a not shown control circuit, the control signal FPUN back to the state of logic 0, so that the voltage value of the control signal FPUN goes back to 0V. This state of the control signal FPUN (voltage value 0 V), for example, to an in 1b is present until the next start or the next start-up of the fuselatch circuit (power-up) and the subsequent shutdown (power-down) is maintained and the fuselatch circuit is again in the state of a bistable flip-flop circuit. This means that the nodes 140 (N1) and 190 (N2) keep their respective voltage values just as long in principle.
Bistabile
Kippstufenschaltungen, die auch als Latches oder Flip-Flops bezeichnet
werden, werden in vielen Bereichen der Technologie eingesetzt. Ein
häufiges
Einsatzgebiet ist die zumindest kurzzeitige Zwischenspeicherung
von einzelnen Bits (mit zwei Zuständen) von Informationen. Dies
kann beispielsweise im Rahmen von Zählerschaltungen geschehen,
bei denen der Zählerstand
in einem entsprechenden Register mit bistabilen Kippstufenschaltungen
gespeichert wird. Auch in Frequenzteilern werden entsprechende bistabile
Kippstufenschaltungen eingesetzt. Darüber hinaus werden Latches auch
im Rahmen von SRAM-Speichern (SRAM = static random access memory
= statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff), wie sie beispielsweise im
Bereich von Cache-Speichern verwendet werden.bistable
Flip-flop circuits, also referred to as latches or flip-flops
are used in many areas of technology. One
frequent
Field of application is at least temporary caching
of single bits (with two states) of information. This
can be done for example in the context of counter circuits,
where the meter reading
in a corresponding register with flip-flops bistable circuits
is stored. Also in frequency dividers are corresponding bistable
Toggle circuits used. In addition, latches are also
in the context of SRAM memories (SRAM = static random access memory
= static random access memory), such as those in the
Range of cache memories.
Aber
auch in DRAN-Speichern (DRAN = dynamically random access memory
= dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und DRAN-Derivaten
werden bistabile Kippstufenschaltungen beispielsweise im Rahmen
von Fuselatch-Schaltungen eingesetzt. In DRAN-Speichern und DRAN-Derivaten
sind häufig
in den Reihen- und Zeilen-Redundanzschaltungen (Row- und Column-Redundanzschaltungen)
viele Tausende von Fuselatch-Schaltungen
integriert. Diese Fuselatch-Schaltungen, aber auch andere bistabile
Kippstufenschaltungen, müssen
eine bestimmte Festigkeit oder Beständigkeit gegenüber dem
Einfluss äußerer Störung aufweisen, um
eine Veränderung
der in ihnen gespeicherten Bits von Informationen möglichst
unwahrscheinlich zu machen. Störungen
können
beispielsweise im Rahmen von Rauscheffekten, die physikalisch bedingt sein
können
(z. B. Schrot-Rauschen oder thermisches Rauschen), durch Schwankungen
von Versorgungsspannungen oder anderen Signalen oder durch physikalische
und andere chemische Beeinflussungen hervorgerufen werden. Beispielsweise kann
es ratsam sein, Fuselatch-Schaltungen mit einer bestimmten Festigkeit
gegen Alpha- und Neutronen-Strahlung zu versehen, die beispielsweise
der kosmischen Strahlung entstammen. Aber auch aus anderen Quellen
können
entsprechende physikalische Einflüsse kommen. So können beispielsweise Alpha-Teilchen
und Neutronen ebenfalls aus der Vergussmasse von Speicherbausteinen
auf die Schaltungen emittiert werden. Darüber hinaus können auch
Störungen
durch hochenergetische Photonen (Röntgenquanten und Gamma-Quanten)
oder andere physikalische und/oder chemische Einflüsse erzeugt
werden.But
also in DRAN memories (DRAN = dynamically random access memory
= dynamic random access memory) and DRAN derivatives
are bistable flip-flops, for example, in the context
used by Fuselatch circuits. In DRAN stores and DRAN derivatives
are common
in the row and row redundancy circuits (row and column redundancy circuits)
many thousands of fuselatch circuits
integrated. These fuselatch circuits, but also others bistable
Flip-flops, must
a certain strength or resistance to the
Influence external disturbance to
a change
the bits of information stored in them as possible
unlikely to make. disorders
can
for example, in the context of noise effects, which may be physical
can
(eg shot noise or thermal noise) due to fluctuations
of supply voltages or other signals or by physical
and other chemical influences. For example, can
It may be advisable to fuselatch circuits with a certain strength
to provide against alpha and neutron radiation, for example
come from the cosmic radiation. But also from other sources
can
corresponding physical influences come. For example, alpha particles
and neutrons also from the potting compound of memory modules
be emitted to the circuits. In addition, also can
disorders
by high-energy photons (X-ray quanta and gamma quanta)
or other physical and / or chemical influences
become.
Im
Falle solcher Störungen,
können
Elektron-Loch-Paare im Bereich der Schaltung erzeugt werden, die
die bistabile Kippstufenschaltung derart beeinfluss, dass sie ihren
Zustand ändert.
Mit anderen Worten, können
beispielsweise bei einem Alpha- oder Neutronenstrahlungstreffer
Elektron-Loch-Paare im Substrat oder anderen Teilen der betreffenden Schaltung
erzeugt werden, die die bistabile Kippstufe oder das Latch möglichst
nicht kippen lassen sollten.in the
Trap of such disturbances,
can
Electron-hole pairs are generated in the area of the circuit, the
the bistable flip-flop circuit influence so that they their
State changes.
In other words, you can
for example, in the case of an alpha or neutron radiation strike
Electron-hole pairs in the substrate or other parts of the circuit in question
be generated, the bistable flip-flop or the latch as possible
should not tip over.
Um
dies näher
zu erläutern,
ist in 2 die in 1a gezeigte
Schaltung in vereinfachter Form wiedergegeben, wobei bei der Latch-Schaltung
in 2 insbesondere die für die Steuermöglichkeiten durch
die in 1a nicht gezeigte Steuerschaltung eingesetzten
Komponenten zur Vereinfachung der Darstellung nicht wiedergegeben
worden sind.To explain this in more detail, is in 2 in the 1a shown circuit in a simplified form, wherein in the latch circuit in 2 in particular those for the tax possibilities by the in 1a not shown control circuit used components have been reproduced for simplicity of illustration.
2 zeigt
so ein Latch 100',
welches der Fuselatch-Schaltung 100 aus 1a bezüglich der eigentlichen
Latch-Komponenten
im Wesentlichen entspricht. Um diese Ähnlichkeit klar hervorzuheben, sind
in 2 für
die funktionsgleichen oder funktionsähnlichen Komponenten gleiche
Bezugszeichen und gleiche Bezeichnungen verwendet worden. Das Latch 100' aus 2 unterscheidet
sich somit von der Fuselatch-Schaltung 100 aus 1a zunächst einmal
dadurch, dass die Transistoren 150, 130 und das
Widerstandselement 110 mit den zugehörigen Anschlüssen für die Versorgungsspannung 160 und das
Bezugspotenzial 120 fehlen. Ebenso sind die zur Steuerung
der Fuselatch-Schaltung 100 implementierten Transistoren 230, 240 sowie
der zusätzliche Transistor 210,
der im Rahmen des Auslesens des Widerstandswerts des Widerstandselements 110 als Widerstandselement
in dem zuvor beschriebenen Spannungsteiler eingesetzt wird, nicht
mit implementiert bzw. nicht gezeigt. Hierdurch ergibt sich die
in 2 vereinfachte Darstellung des Latches 100'. 2 shows such a latch 100 ' , which is the Fuselatch circuit 100 out 1a essentially corresponds to the actual latch components. To emphasize this similarity are in 2 for the functionally identical or functionally similar components, the same reference numerals and the same designations have been used. The latch 100 ' out 2 thus differs from the Fuselatch circuit 100 out 1a First of all in that the transistors 150 . 130 and the resistance element 110 with the associated connections for the supply voltage 160 and the reference potential 120 absence. Likewise, the to Control of the Fuselatch circuit 100 implemented transistors 230 . 240 as well as the additional transistor 210 in the context of reading the resistance value of the resistive element 110 is used as a resistive element in the previously described voltage divider, not implemented or not shown. This results in the in 2 simplified representation of the latches 100 ' ,
Das
Latch 100' umfasst
so wiederum eine Serienschaltung des PMOS-Transistors 170 (TP2) und
des NMOS-Transistors 180 (TN2), die zwischen einen Anschluss
für die
Versorgungsspannung 160 mit dem Spannungswert Vint und
einen Anschluss 120 für
das Bezugspotenzial (Spannungswert 0 V) geschaltet sind. Hierbei
ist der PMOS-Transistor 170 wiederum mit einem Source-Anschluss
an die Versorgungsspannung 160 und der NMOS-Transistor 180 mit
einem Source-Anschluss an den Anschluss 120 für das Bezugspotenzial
(0 V) angeschlossen. Beide Transistoren sind über ihre jeweiligen Drain-Anschlüsse mit dem
zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) verbunden.The latch 100 ' thus in turn comprises a series connection of the PMOS transistor 170 (TP2) and the NMOS transistor 180 (TN2), which is between a connection for the supply voltage 160 with the voltage value Vint and a connection 120 are switched for the reference potential (voltage value 0 V). Here is the PMOS transistor 170 again with a source connection to the supply voltage 160 and the NMOS transistor 180 with a source connection to the connector 120 connected to the reference potential (0 V). Both transistors are via their respective drain terminals to the second circuit node 190 (N2) connected.
Der
zweite Schaltungsknoten 190 (N2) ist mit zwei Gate-Anschlüssen der
beiden Transistoren 200, 220 verbunden. Der Transistor 220 ist
wiederum ein PMOS-Transistor (TP4), der mit einem Source-Anschluss
an den Anschluss für
die Versorgungsspannung 160 gekoppelt ist. Entsprechend
ist auch ein Source-Anschluss des NMOS-Transistors 200 (TN3) mit
einem Anschluss 120 für
das Bezugspotenzial gekoppelt. Die beiden Drain-Anschlüsse der
beiden Transistoren 200, 220 sind mit dem ersten
Schaltungsknoten 140 (N1) verbunden, der wiederum mit den
Gate-Anschlüssen
der beiden Transistoren 170, 180 verbunden ist.The second circuit node 190 (N2) is with two gate terminals of the two transistors 200. . 220 connected. The transistor 220 is in turn a PMOS transistor (TP4), which has a source connection to the connection for the supply voltage 160 is coupled. Accordingly, a source terminal of the NMOS transistor is also 200. (TN3) with a connection 120 coupled for the reference potential. The two drain terminals of the two transistors 200. . 220 are with the first circuit node 140 (N1) connected in turn to the gate terminals of the two transistors 170 . 180 connected is.
2 zeigt
somit im Wesentlichen die beiden CMOS-Inverter in ihrer Rückkopplungsschaltungskonfiguration.
Der erste CMOS-Inverter umfasst hierbei den PMOS-Transistor 170 (TP2)
und den NMOS-Transistor 180 (TN2), während der zweite CMOS-Inverter den NMOS-Transistor 200 (TN3) und
den PMOS-Transistor 220 (TP4)
umfasst. Hierdurch sind also, wie dies bereits in 1a ebenfalls der
Fall war, die beiden Schaltungsknoten 140, 190 (N1,
N2) über
einen Kopplungsweg, der einen der beiden CMOS-Inverter umfasst,
und einen Rückkopplungsweg,
der den anderen CMOS-Inverter umfasst, miteinander gekoppelt. Der
erste Schaltungsknoten 140 (N1) ist also beispielsweise
mit dem zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) über den
Kopplungsweg mit dem Inverter mit den beiden Transistoren 170, 180 gekoppelt.
Entsprechend ist über
den parallel geschalteten Rückkopplungsweg
mit dem CMOS-Inverter mit den beiden Transistoren 200, 220 der
zweite Schaltungsknoten 190 mit dem ersten Schaltungsknoten 140 gekoppelt. 2 Thus, FIG. 2 essentially shows the two CMOS inverters in their feedback circuit configuration. The first CMOS inverter in this case comprises the PMOS transistor 170 (TP2) and the NMOS transistor 180 (TN2) while the second CMOS inverter is the NMOS transistor 200. (TN3) and the PMOS transistor 220 (TP4). As a result, as already stated in 1a Again, the two circuit nodes 140 . 190 (N1, N2) are coupled together via a coupling path comprising one of the two CMOS inverters and a feedback path comprising the other CMOS inverter. The first circuit node 140 (N1) is thus, for example, with the second circuit node 190 (N2) via the coupling path with the inverter with the two transistors 170 . 180 coupled. Accordingly, via the parallel feedback path with the CMOS inverter with the two transistors 200. . 220 the second circuit node 190 with the first circuit node 140 coupled.
Die
bei einem Alpha- oder Neutronenstrahltreffer erzeugten Elektron-Loch-Paare
können
allerdings das Latch 100' aus 2 kippen
lassen. Das heißt,
dass die Schaltungsknoten 140 (N1) und 190 (N2)
durch einen Alpha- oder Neutronenstrahltreffer einen falschen Spannungswert
annehmen können.However, the electron-hole pairs generated by an alpha or neutron beam hit can cause the latch 100 ' out 2 let tilt. That is, the circuit nodes 140 (N1) and 190 (N2) can take a wrong voltage value due to an alpha or neutron beam hit.
Um
dies zu illustrieren, werden im Folgenden ein paar Bemerkungen zur
Stabilität
der Schaltung aus 2 gemacht. Speichert das in 2 gezeigte Latch 100' beispielsweise
in dem Knoten 190 (N2) einen logischen Zustand 0 (Spannungswert
0 V) und in dem Schaltungsknoten 140 (N1) eine logische
1 (Spannungswert Vint = 1,2 V), kann beispielsweise durch einen
Alpha- oder Neutronenstrahltreffer eine positive Ladungsmenge Q
auf den Knoten 190 (N2) gebracht werden. Hierdurch besteht
die Gefahr, dass der zweite Schaltungsknoten 190 (N2) auf über etwa 0,6
V ansteigt, wodurch der NMOS-Transistor 200 (TN3) leitend
geschaltet werden könnte,
so dass der erste Schaltungsknoten 140 (N1) entladen wird
und auf einen Spannungswert von unter etwa 0,6 V gebracht wird.
Hierdurch würde
das Latch 100' kippen, so
dass an dem zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) der Spannungswert
auf etwa 1,2 V ansteigt und an dem ersten Schaltungsknoten 140 (N1)
der Spannungswert auf etwa 0 V abfällt.To illustrate this, here are a few remarks on the stability of the circuit 2 made. Save that in 2 shown latch 100 ' for example, in the node 190 (N2) a logic state 0 (voltage value 0 V) and in the circuit node 140 (N1) a logical 1 (voltage value Vint = 1.2 V), for example, by an alpha or neutron beam hit a positive charge quantity Q on the node 190 (N2). This creates the risk that the second circuit node 190 (N2) rises above about 0.6 V, thereby increasing the NMOS transistor 200. (TN3) could be turned on, so that the first circuit node 140 (N1) is discharged and brought to a voltage value of less than about 0.6V. This would make the latch 100 ' tilt, so that at the second circuit node 190 (N2) the voltage value rises to about 1.2 V and at the first circuit node 140 (N1) the voltage drops to about 0V.
In
dieser Situation wäre
die Latch-Schaltung 100' umso
stabiler, je niederohmiger der NMOS-Transistor 180 (TN2)
im Einschaltzustand ist, da hierdurch die Ladung Q umso schneller
zu dem Bezugspotenzial (z. B. Masse, GND) abgeleitet werden kann
und je hochohmiger der NMOS-Transistor 200 (TN3) ist. Hierdurch
würde ein
Umladen eines Kapazitätswertes
bzw. einer Kapazität,
welche mit dem ersten Schaltungsknoten 140 (N1) assoziiert
ist, vergrößert bzw.
verlängert
werden.In this situation would be the latch circuit 100 ' the more stable the lower the NMOS transistor 180 (TN2) is in the on state, as this allows the charge Q to be derived more quickly from the reference potential (eg ground, GND) and the higher the impedance of the NMOS transistor 200. (TN3) is. This would result in a reloading of a capacitance value or a capacitance associated with the first circuit node 140 (N1) is associated, enlarged or extended.
Da
jedoch ein Alpha- oder Neutronenstrahltreffer ebenso eine positive
Ladungsmenge Q auf den Knoten 140 (N1) bringen kann, folgt,
dass das Latch 100' aus 2 grundsätzlich nicht
durch eine einfache Dimensionierung der beteiligten Transistoren
resistenter gegen Alpha- oder Neutronenstrahltreffer gemacht werden
kann. In einem solchen Fall wären
gerade die Rollen der beiden Transistoren 180, 200 im
Hinblick auf die zu erhöhende
bzw. zu erniedrigenden Einschaltwiderstandswert vertauscht. Eine
Verbesserung der Alpha- oder Neutronenstrahltrefferfestigkeit könnte lediglich
dadurch erzielt werden, dass die Kapazitäten oder Kapazitätswerte,
die mit den beiden Schaltungsknoten 140, 190 (N1,
N2) assoziiert sind, hinreichend vergrößert würden, was jedoch einerseits
zu einem erheblichen Ansteigen einer benötigten Chipfläche führen könnte und
andererseits zu einer Herabsetzung möglicher Schaltzeiten (aufgrund
entstehender Tiefpassfilter-Charakteristiken).However, since an alpha or neutron beam hit also has a positive charge amount Q on the node 140 (N1), it follows that the latch 100 ' out 2 In principle, it can not be made more resistant to alpha or neutron beam hits by a simple dimensioning of the transistors involved. In such a case, just the roles of the two transistors would be 180 . 200. with respect to the to be increased or decreased Einschaltwiderstandswert reversed. An improvement in alpha or neutron beam hit resistance could only be achieved by having the capacitances or capacitance values associated with the two circuit nodes 140 . 190 (N1, N2) were sufficiently enlarged, which, however, could lead to a significant increase in a required chip area on the one hand and on the other hand to a reduction of possible switching times (due to the resulting low-pass filter characteristics).
Die
vorangegangenen Erläuterungen
im Hinblick auf die Latch-Schaltung 100' aus 2 lassen sich
entsprechend auf die Fuselatch-Schaltung 100 aus 1a übertragen.
So ist auch in diesem Fall eine entsprechend nur durch Dimensionierung
der verwendeten Transistoren verbesserte Alpha- oder Neutronenstrahlresistenz
kaum realisierbar. Auch die vorangegangenen Probleme bei der Vergrößerung von
Kapazitätswerten
bzw. Kapazitäten
der beiden Schaltungsknoten 140, 190, um eine
zumindest gewisse Festigkeit gegen Alpha- oder Neutronenstrahlung
zu erzielen, würde
zu ähnlichen
Effekten führen. Eine
Erhöhung
der Kapazitäten
bzw. Kapazitätswerte der
beiden Schaltungsknoten 140, 190 könnte so
zu einem Anwachsen der benötigten
Größe der betreffenden
Strukturen führen,
so dass gerade für
hoch zu integrierende Komponenten eine relativ große Chipfläche verwendet
werden sollte, um eine entsprechende Wirksamkeit zu erzielen.The previous explanations with regard to the latch circuit 100 ' out 2 can be adjusted accordingly to the Fuselatch circuit 100 out 1a transfer. Thus, an alpha or neutron beam resistance improved accordingly only by dimensioning of the transistors used is hardly feasible in this case as well. Also, the previous problems with the increase of capacitance values or capacities of the two circuit nodes 140 . 190 to achieve at least some strength against alpha or neutron radiation would result in similar effects. An increase in the capacities or capacitance values of the two circuit nodes 140 . 190 could thus lead to an increase in the required size of the structures in question, so that especially for highly integrated components, a relatively large chip area should be used to achieve a corresponding effectiveness.
Die
Problematik, dass die Kapazitäten
bzw. Kapazitätswerte
der Schaltungsknoten 140, 190 (N1, N2) eine bestimmte
Größe annehmen
oder besitzen sollten, wodurch ein Verbrauch der Chipfläche gesteigert
wird, verschärft
sich insbesondere bei Fuselatch-Schaltungen mit jeder neuen Generation
von Speicherbausteinen (z. B. DRAM-Speicherbausteinen), da mit jeder
neuen Generation auf der steigenden Integrationsdichte (shrink)
dieser Chipflächenverbrauch
weiter ansteigen würde.The problem that the capacitances of the circuit nodes 140 . 190 (N1, N2) should be or should have a certain size, thereby increasing consumption of the chip area, especially with fuselatch circuits with each new generation of memory chips (eg DRAM memory chips), as with every new generation the increasing integration density (shrink) this chip surface consumption would continue to increase.
Es
besteht somit ein Bedarf, eine Verbesserung bezüglich der Flächeneffizienz
und/oder der Stabilitätsverbesserung
gegenüber
externen Störungen
von bistabilen Kippstufenschaltungen zu erzielen. So besteht beispielsweise
ein Bedarf daran, bei Fuselatch-Schaltungen für DRAM-Speicherbausteine oder
-Speicherschaltungen und DRAM-Derivaten (z. B. Speicher für Graphiksysteme
oder Graphiksubsysteme (Graphikchips)) eine Verbesserung durch eine
Flächenverkleinerung
und/oder eine Stabilitätsvergrößerung gegen
Alpha- und Neutronenstrahlung zu erzielen.It
There is thus a need, an improvement in area efficiency
and / or the stability improvement
across from
external interference
to achieve bistable flip-flops. For example, there is
a need for Fuselatch circuits for DRAM memory chips or
Memory circuits and DRAM derivatives (eg memory for graphics systems
or graphics subsystems (graphics chips)) improvement by
reduction in area
and / or an increase in stability against
To achieve alpha and neutron radiation.
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass
eine Platz sparende Verbesserung der Stabilität gegenüber Störungen dadurch erzielt werden
kann, dass eine aktive Kompensation einer Störung bei einer bistabilen Kippstufenschaltung
implementiert wird. Die Stabilität
einer bistabilen Kippstufenschaltung (Latch) beispielsweise gegen
Alpha- oder Neutronenstrahlung kann platzsparend dadurch erreicht
werden, dass eine Detektion einer Änderung und ein Erzeugen eines
entsprechenden Steuersignals innerhalb einer ersten Zeitspanne erfolgt,
während
gegebenenfalls eine aufgetretene Veränderung zumindest so weit verzögert wird,
dass erst nach einem Verstreichen einer zweiten Zeitspanne, die
länger
als die erste Zeitspanne ist, zu einer Änderung eines Signals führt, welches
auf das Steuersignal hin stärker
in die bistabile Kippstufenschaltung eingekoppelt wird. Liegt kein
Steuersignal vor, wird das betreffende Signal schwächer in
die bistabile Kippstufenschaltung eingekoppelt oder gänzlich entkoppelt.
In manchen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung wird so in Abhängigkeit von dem verzögerten Signal mit
einer von dem Steuersignal abhängenden
Kopplungsstärke
das Versorgungspotenzial bzw. die Versorgungsspannung oder das Bezugspotenzial
in die bistabile Kippstufenschaltung eingekoppelt. Durch den Einsatz
einer aktiven Kompensationsschaltung können so beispielsweise Kapazitäten oder
Kapazitätswerte
der Schaltungspunkte 140, 190 (N1, N2) bei einer Fuselatch-Schaltung,
wie sie in den 1a und 2 gezeigt
sind, verringert (eingespart) werden.Embodiments of the present invention are thus based on the finding that a space-saving improvement in the stability against interference can be achieved by implementing an active compensation of a disturbance in a bistable flip-flop circuit. The stability of a bistable flip-flop circuit (latch), for example, against alpha or neutron radiation can be achieved to save space by detecting a change and generating a corresponding control signal within a first period, while possibly a change occurred is delayed at least so far that only after a lapse of a second time period, which is longer than the first time period, leads to a change of a signal which is coupled into the bistable stage circuit more strongly in response to the control signal. If there is no control signal, the relevant signal is weaker injected into the bistable multivibrator or completely decoupled. In some embodiments of the present invention, the supply potential or the supply voltage or the reference potential is thus coupled into the bistable flip-flop circuit in dependence on the delayed signal with a coupling strength dependent on the control signal. By using an active compensation circuit, for example, capacitances or capacitance values of the circuit points can be achieved 140 . 190 (N1, N2) in a Fuselatch circuit, as in the 1a and 2 shown are reduced (saved).
3 zeigt
eine bistabile Kippstufenschaltung 300 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die bistabile Kippstufenschaltung 300 umfasst
eine Fuselatch-Schaltung 100,
wie sie im Zusammenhang mit 1a bereits
strukturell beschrieben und erläutert
wurde. Im Unterschied zu der in 1a gezeigten
Fuselatch-Schaltung 100 sind jedoch bei der in 3 gezeigten
Schaltung einige Transistoren unterschiedlich dimensioniert. So weist
der PMOS-Transistor 170 (TP2)
nunmehr eine Kanalweite von W = 0,28 μm bei der Standardkanallänge von
L = 0,1 μm
auf. Der NMOS-Transistor 180 (TN2)
weist nunmehr eine Kanallänge
von 0,28 μm und
eine Kanallänge
von 0,14 μm
auf. Der PMOS-Transistor 210 weist
eine Kanalweite von 0,3 μm
und eine Kanallänge
von 0,12 μm
auf. Die PMOS-Transistoren 220 und 230 (TP4 und
TP5) weisen nunmehr Kanalweiten von jeweils 0,3 μm bei der Standardkanallänge auf.
Die NMOS-Transistoren 200, 240 (TN3, TN4) weisen
nunmehr Kanalweiten von jeweils 0,3 μm bei jeweils der Standardkanallänge auf. 3 shows a bistable flip-flop circuit 300 according to an embodiment of the present invention. The bistable flip-flop circuit 300 includes a fuse latch circuit 100 as related to 1a already structurally described and explained. Unlike the in 1a shown Fuselatch circuit 100 However, at the in 3 shown circuit, some transistors dimensioned differently. So points the PMOS transistor 170 (TP2) now has a channel width of W = 0.28 μm at the standard channel length of L = 0.1 μm. The NMOS transistor 180 (TN2) now has a channel length of 0.28 μm and a channel length of 0.14 μm. The PMOS transistor 210 has a channel width of 0.3 μm and a channel length of 0.12 μm. The PMOS transistors 220 and 230 (TP4 and TP5) now have channel widths of 0.3 microns in the standard channel length. The NMOS transistors 200. . 240 (TN3, TN4) now have channel widths of 0.3 .mu.m each at the standard channel length.
Hinsichtlich
der weiteren strukturellen Beschreibung und der Funktionsweise der
Fuselatch-Schaltung 100 wird weiter auf die Beschreibung im
Zusammenhang mit 1a verwiesen.For further structural description and operation of the Fuselatch circuit 100 will continue to be related to the description 1a directed.
Die
bistabile Kippstufenschaltung 300 weist nunmehr ferner
eine zu dem Kopplungsweg und zu dem Rückkopplungsweg an den ersten
Schaltungspunkt 140 (N1) und den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2)
parallel geschaltete Kompensationsschaltung 310 auf. Die
Kompensationsschaltung 310 umfasst hierbei einen ersten
Inverter 320, der in 3 auch als
InvA bezeichnet ist und mit einem Eingang an den ersten Schaltungsknoten 140 (N1)
gekoppelt ist. Der erste Inverter 320 dient unter anderem
als eine Treiberstufe zur Entkopplung des ersten Schaltungsknotens 140 (N1)
von den weiteren Komponenten der Kompensationsschaltung 310,
die jedoch grundsätzlich
auch ent fallen kann. Bei dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung handelt es sich bei dem ersten Inverter 320 um
einen CMOS-Inverter, der wenigstens einen NMOS-Transistor und einen
PMOS-Transistor umfasst, die jedoch zur Vereinfachung der Darstellung
in 3 nicht einzeln dargestellt sind. Der NMOS-Transistor
des ersten Inverters 320 weist eine Kanalweite von 0,7 μm auf, während der
PMOS-Transistor des ersten Inverters 320 eine Kanalweite
von 0,28 μm aufweist.
Beide Transistoren des Inverters 320 haben hierbei als
jeweilige Kanallängen
die durch den Herstellungsprozess bestimmte Standardkanallänge von L
= 0,1 μm.
Wie die angegebenen Kanalweiten bereits zeigen, stellt bei dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der erste Inverter 320 eine
vergleichsweise starke Treiberstufe für die weiteren Schaltungskomponenten
der Kompensationsschaltung 310 dar.The bistable flip-flop circuit 300 now also has one to the coupling path and the feedback path to the first node 140 (N1) and the second circuit node 190 (N2) parallel compensation circuit 310 on. The compensation circuit 310 in this case comprises a first inverter 320 who in 3 also referred to as InvA and having an input to the first circuit node 140 (N1) is coupled. The first inverter 320 serves inter alia as a driver stage for decoupling the first circuit node 140 (N1) of the other components of the compensation circuit 310 which, however, can in principle also be omitted. At the in 3 In the embodiment shown according to the present invention, the first inverter is used 320 a CMOS inverter comprising at least one NMOS transistor and a PMOS transistor, however, for simplicity of illustration in FIG 3 are not shown individually. The NMOS transistor of the first inverter 320 has a channel width of 0.7 μm, while the PMOS transistor of the first inverter 320 has a channel width of 0.28 microns. Both transistors of the inverter 320 in this case have as the respective channel lengths the standard channel length of L = 0.1 μm determined by the production process. As the specified channel widths already show, the in 3 shown embodiment of the present invention, the first inverter 320 a comparatively strong driver stage for the other circuit components of the compensation circuit 310 represents.
Bei
Invertern sind somit grundsätzlich
zumindest bei den Darstellungen in den Figuren der vorliegenden
Beschreibung die Kanalweiten der verwendeten NMOS-Transistoren und
der verwendeten PMOS-Transistoren angegeben, wobei die obere Zahl
die Breite des NMOS-Transistors und die untere Zahl die Breite des
PMOS-Transistors wiedergibt. Sind vier Ziffern angegeben, so beziehen
sich die zusätzlichen
jeweils oben bzw. unten hinter einem Schrägstrich angegebenen Werte auf
die entsprechenden Kanallängen
der beiden implementierten Transistoren. In diesem Zusammenhang
sollte erneut darauf hingewiesen werden, dass die in den Figuren
der vorliegenden Beschreibung angegebenen Dimensionierungen beispielhaft
sind und dass die konkreten Dimensionierungen von dem Implementierungen
und den Anwendungsgebieten der Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung abhängen,
wie zuvor erläutert
wurde.at
Inverters are thus basically
at least in the illustrations in the figures of the present
Describes the channel widths of the NMOS transistors used and
the PMOS transistors used, where the upper number
the width of the NMOS transistor and the lower number the width of the NMOS transistor
PMOS transistor reproduces. If four digits are given, refer to
the additional ones
in each case above or below a slash indicated values
the corresponding channel lengths
of the two implemented transistors. In this context
should be reiterated that in the figures
dimensions given in the present description by way of example
and that the concrete dimensions of the implementations
and the fields of application of the embodiments of the present invention
Depend on invention
as previously explained
has been.
Ein
Ausgang des ersten Inverters 320 ist mit einem ersten Anschluss
einer Änderungsdetektionsschaltung 330 und
mit einem Eingang einer Verzögerungsschaltung 340 gekoppelt.
Eine Transmissionsschaltung 350 ist über einen ersten Eingang mit
einem Ausgang der Verzögerungsschaltung 340 und über einen
zweiten Eingang mit einem zweiten Anschluss der Änderungsdetektionsschaltung 330 gekoppelt.
Die Transmissionsschaltung 350 ist ferner über einen
dritten Anschluss mit dem zweiten Schaltungsknoten 190 der
Fuselatch-Schaltung 100 (bistabile Kippstufenschaltung)
verbunden.An output of the first inverter 320 is connected to a first terminal of a change detection circuit 330 and with an input of a delay circuit 340 coupled. A transmission circuit 350 is via a first input to an output of the delay circuit 340 and via a second input to a second terminal of the change detection circuit 330 coupled. The transmission circuit 350 is also connected to the second circuit node via a third connection 190 the fuselatch circuit 100 (bistable multivibrator) connected.
Über den
ersten Inverter 320 als Treiberschaltung sind somit die Änderungsdetektionsschaltung 330 und
die Verzögerungsschaltung 340 mit dem
ersten Schaltungsknoten 140 (N1) gekoppelt. Unter zwei
Komponenten, die miteinander gekoppelt sind, werden im Rahmen der
vorliegenden Beschreibung solche verstanden, die entweder mittelbar
oder unmittelbar miteinander verbunden sind. So ist gerade beispielsweise
die Änderungsdetektionsschaltung 330 mittelbar
mit dem ersten Schaltungsknoten 140, nämlich über den ersten Inverter 320 gekoppelt.About the first inverter 320 as the driver circuit are thus the change detection circuit 330 and the delay circuit 340 with the first circuit node 140 (N1) coupled. In the context of the present description, two components which are coupled to one another are understood to mean those which are connected to each other either directly or indirectly. So for example is the change detection circuit 330 indirectly with the first circuit node 140 namely via the first inverter 320 coupled.
Die Änderungsdetektionsschaltung 330 ist nun
ausgebildet, um auf eine Änderung
des Zustands bzw. des Signals an dem ersten Schaltungsknoten 140 hin
innerhalb einer ersten Zeitspanne an dem zweiten Anschluss ein Steuersignal
bereitzustellen, das gerade ein Eintreten der Änderung des Zustands des ersten
Schaltungsknotens (erstes Signal) anzeigt. Die Verzögerungsschaltung 340,
die ebenfalls mit dem ersten Schaltungsknoten 140 über den
als Treiber fungierenden ersten Inverter 320 gekoppelt ist,
ist nun gerade ausgebildet, um ein zweites Signal basierend auf
dem ersten Signal des ersten Schaltungsknotens 140 derart
zu erzeugen, dass erst nach einem Verstreichen einer zweiten Zeitspanne,
die länger
als die erste Zeitspanne ist, eine Änderung des ersten Signals
zu einer entsprechenden Änderung
des zweiten Signals führt.The change detection circuit 330 is now adapted to respond to a change in the state or signal at the first circuit node 140 to provide, within a first time period, at the second port, a control signal that is just indicating an occurrence of the change in the state of the first circuit node (first signal). The delay circuit 340 also connected to the first circuit node 140 via the first inverter acting as the driver 320 is now configured to provide a second signal based on the first signal of the first circuit node 140 such that only after a lapse of a second period of time, which is longer than the first time period, a change of the first signal leads to a corresponding change of the second signal.
Das
zweite Signal wird hierbei an den ersten Anschluss der Transmissionsschaltung 350 weitergeleitet,
die das zweite Signal in Abhängigkeit
des Steuersignals von der Änderungsdetektionsschaltung 330 an
dem dritten Anschluss an dem zweiten Schaltungsknoten 190 einkoppelt.
Die Kopplungsstärke,
mit der die Transmissionsschaltung 350 diese Einkopplung
vornimmt, ist nun gerade abhängig
von dem Steuersignal. Zeigt die Änderungsdetektionsschaltung 330 über das
Steuersignal gerade eine Änderung
an, wird das zweite Signal, also das verzögerte Signal der Verzögerungsschaltung 340 in
den zweiten Schaltungsknoten 190 stärker eingekoppelt, während ohne
das Steuersignal eine entsprechende Einkopplung schwächer stattfindet
bzw. das zweite Signal vollständig
von dem zweiten Schaltungsknoten 190 entkoppelt wird.The second signal is in this case to the first terminal of the transmission circuit 350 which transmits the second signal in response to the control signal from the change detection circuit 330 at the third terminal at the second circuit node 190 couples. The coupling strength with which the transmission circuit 350 makes this coupling is now dependent on the control signal. Shows the change detection circuit 330 via the control signal just a change, the second signal, that is the delayed signal of the delay circuit 340 in the second circuit node 190 more coupled, while without the control signal, a corresponding coupling takes place weaker or the second signal completely from the second circuit node 190 is decoupled.
Die
Einkopplung im Falle des Vorhandenseins eines Steuersignals wird
hierbei durch die Transmissionsschaltung 350 derart durchgeführt, dass
die Transmissionsschaltung 350 einen dominierenden Einfluss
auf den Zustand des zweiten Schaltungsknotens 190 (N2)
ausübt.
Zu diesem Zweck ist die Transmissionsschaltung 350, die
Verzögerungsschaltung 340 oder
eine andere Komponente der Kompensationsschaltung 310 (z.
B. der als Treiber arbeitende erste Inverter 320) so dimensioniert,
dass gerade eine Änderung
des Zustands des zweiten Schaltungsknotens 190 (N2) von
der Kompensationsschaltung 310 bewirkt werden kann, wenn
die weiteren Schaltungskomponenten, also insbesondere die CMOS-Inverter
der Fuselatch-Schaltung 100 einen gegenteiligen Einfluss
auf den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) ausüben.The coupling in the case of the presence of a control signal is in this case by the transmission circuit 350 performed such that the transmission circuit 350 a dominant influence on the state of the second circuit node 190 (N2) exercises. For this purpose, the transmission circuit 350 , the delay circuit 340 or another component of the compensation circuit 310 (eg the first inverter operating as a driver 320 ) is dimensioned so that just a change in the state of the second circuit node 190 (N2) from the compensation circuit 310 can be effected when the other circuit components, ie in particular the CMOS inverter of the Fuselatch circuit 100 an adverse effect on the second circuit node 190 Exercise (N2).
Bei
der in 3 gezeigten konkreten Implementierung eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ist die Verzögerungsschaltung 340 als
zweiter Inverter 360 ausgeführt, der in 3 auch als
InvB bezeichnet ist. Der zweite Inverter 360 ist wiederum
als CMOS-Inverter ausgeführt,
bei dem ein NMOS-Transistor eine Kanalweite von 0,28 μm und eine
Kanallänge
von 0,8 μm
aufweist. Entsprechend weist der PMOS-Transistor des zweiten Inverters 360 eine
Kanalweite von 0,28 μm
und eine Kanallänge von
1,6 μm auf.
Das von dem ersten Inverter 320 ausgegebene Signal wird
im weiteren Verlauf der vorliegenden Erfindung auch als INT_N2 bezeichnet, wohingegen das
von dem zweiten Inverter 360 ausgegebene Signal als DEL_N2
bezeichnet wird.At the in 3 shown concrete implementation of an embodiment of the present The present invention is the delay circuit 340 as a second inverter 360 executed in 3 also referred to as InvB. The second inverter 360 is again designed as a CMOS inverter, in which an NMOS transistor has a channel width of 0.28 microns and a channel length of 0.8 microns. Accordingly, the PMOS transistor of the second inverter 360 a channel width of 0.28 microns and a channel length of 1.6 microns. That from the first inverter 320 output signal is referred to in the further course of the present invention as INT_N2, whereas that of the second inverter 360 output signal is referred to as DEL_N2.
Wie
bereits die Dimensionierung der Kanallängen des zweiten Inverters 360 anzeigt,
ist dieser beispielsweise im Vergleich zu dem ersten Inverter 320 deutlich
schwächer
ausgeführt.
Gerade über
diese Dimensionierung ist es möglich,
dass der zweite Inverter 360 (InvB) die Verzögerung im
Zusammenspiel mit einem Eingangskapazitätswert der Transmissionsschaltung 350 erzeugt.
Zusammen mit einem durch die Dimensionierung in erheblichem Maße beeinflussten
Ausgangsimpedanzwert und einem Eingangskapazitätswert der Transmissionsschaltung 350 ergibt
sich so eine RC-Zeit (R = Widerstands- oder Impedanzwert, C = Kapazitätswert),
die die zweite Zeitspanne, die länger
ist, als die erste Zeitspanne, deutlich beeinflusst, wenn nicht
sogar bestimmt.As already the dimensioning of the channel lengths of the second inverter 360 indicates this, for example, compared to the first inverter 320 significantly weaker. Just about this dimensioning, it is possible that the second inverter 360 (InvB) the delay in conjunction with an input capacitance value of the transmission circuit 350 generated. Together with an output impedance value significantly influenced by the sizing and an input capacitance value of the transmission circuit 350 This results in an RC time (R = resistance value or impedance value, C = capacitance value), which significantly influences, if not determines, the second time period, which is longer than the first time period.
Die Änderungsdetektionsschaltung 330 ist ebenfalls
mit dem Ausgang des ersten Inverters 320 gekoppelt und
weist eine mit einem ersten Anschluss an diese gekoppelte Kapazitätsschaltung 370 auf, die
zwei PMOS-Transistoren 380, 390 umfasst, die in 3 auch
als C1 und C2 bezeichnet sind, was ihre Funktion als Kapazitäten (C)
verdeutlicht. Der erste Anschluss der Kapazitätsschaltung 370, also
der Ausgang des ersten Inverters 320 ist hierbei parallel mit
einem Source-Anschluss
und einem Drain-Anschluss des PMOS-Transistors 380 gekoppelt,
während
ein Gate-Anschluss des PMOS-Transistors 380 mit dem zweiten
Anschluss der Kapazitätsschaltung 370 gekoppelt
ist. Im Unterschied hierzu ist der PMOS-Transistor 390 mit
seinem Gate-Anschluss an den Ausgang des ersten Inverters 320 gekoppelt
und parallel über
seinen Drain-Anschluss
und seinen Source-Anschluss ebenfalls mit dem zweiten Anschluss
der Kapazitätsschaltung 370 gekoppelt.The change detection circuit 330 is also connected to the output of the first inverter 320 coupled and has a coupled with a first terminal to this capacity circuit 370 on, the two PMOS transistors 380 . 390 includes in 3 also referred to as C1 and C2, which illustrates their function as capacitances (C). The first connection of the capacitance circuit 370 , that is the output of the first inverter 320 is in this case in parallel with a source terminal and a drain terminal of the PMOS transistor 380 coupled, while a gate terminal of the PMOS transistor 380 with the second terminal of the capacitance circuit 370 is coupled. In contrast, the PMOS transistor is 390 with its gate connected to the output of the first inverter 320 coupled and in parallel via its drain terminal and its source terminal also to the second terminal of the capacitance circuit 370 coupled.
Die
beiden PMOS-Transistoren 380, 390 der Kapazitätsschaltung 370 sind
also antiparallel zwischen die beiden Anschlüsse der Kapazitätsschaltung 370 gekoppelt,
um so eine Symmetrisierung des kapazitiven Verhaltens der Kapazitätsschaltung 370 zu
erzielen. So kann es bei konkreten Implementierungen vorkommen,
dass als Kapazitäten
verschaltete Feldeffekttransistoren asymmetrische Kapazitätswerte
hinsichtlich der Polarität
und gegebenenfalls eine zusätzliche
Spannungsabhängigkeit
der Kapazitätswerte
aufweisen, da die Einsatzspannungsbereiche der betreffenden Feldeffekttransistoren
sich voneinander unterscheiden, was zu einer Abhängigkeit der Ladungsträgerkonzentration
im Kanalbereich der Transistoren führen kann.The two PMOS transistors 380 . 390 the capacity circuit 370 So are antiparallel between the two terminals of the capacitance circuit 370 coupled so as to symmetrize the capacitive behavior of the capacitance circuit 370 to achieve. Thus, in concrete implementations, field-effect transistors connected as capacitances may have asymmetrical capacitance values with respect to polarity and optionally an additional voltage dependence of the capacitance values, since the threshold voltage ranges of the relevant field-effect transistors differ from one another, which may lead to a dependence of the charge carrier concentration in the channel region of the transistors.
Der
zweite Anschluss der Kapazitätsschaltung 370 ist über einen
resistiven Pfad 410 mit einem Referenzpotenzial Vbleq bzw.
einem Anschluss 400 für
das Referenzpotenzial gekoppelt. Das Referenzpotenzial weist hierbei
einen Wert Vbleq auf, der typischerweise zwischen der Versorgungsspannung
Vint und dem Bezugspotenzial (0 V bzw. Masse) liegt. Anders ausgedrückt ist
im Falle einer Versorgungsspannung von Vint = +1,2 V das Referenzpotenzial
Vbleq = 0,6 V.The second connection of the capacitance circuit 370 is over a resistive path 410 with a reference potential Vbleq or a connection 400 coupled to the reference potential. In this case, the reference potential has a value Vbleq which is typically between the supply voltage Vint and the reference potential (0 V or ground). In other words, in the case of a supply voltage of Vint = + 1.2V, the reference potential Vbleq = 0.6V.
Das
Referenzpotenzial Vbleq kann beispielsweise über eine Spannungsteilerschaltung
aus Widerstandselementen realisiert werden, die zwischen das Versorgungspotenzial
Vint und das Bezugspotenzial geschaltet werden. Im Falle einer symmetrischen
Auslegung der Widerstandselemente des Spannungsteilers kann so gerade
ein Referenzpotenzial an einem Mittelabgriff zwischen den beiden Widerstandselementen
realisiert werden, das einen arithmetischen Mittelwert zwischen
den beiden Spannungen oder Potenzialen aufweist. Je nach Implementierung
kann es in diesem Zusammenhang ratsam sein, auch eine Belastung
des Mittelabgriffs gegebenenfalls bei der Auslegung der Widerstandselemente
zu berücksichtigen.
Selbstverständlich
können über asymmetrisch
ausgelegte Spannungsteiler eine abweichende Spannung realisiert
werden. Auch kann das Referenzpotenzial auf eine andere Art und Weise
erzeugt werden.The
Reference potential Vbleq may be, for example, via a voltage divider circuit
can be realized from resistive elements that are between the supply potential
Vint and the reference potential are switched. In the case of a symmetrical
Design of the resistor elements of the voltage divider can be just so
a reference potential at a center tap between the two resistive elements
be realized, which has an arithmetic mean between
has the two voltages or potentials. Depending on the implementation
It may be advisable in this context, even a burden
the center tap optionally in the design of the resistor elements
to take into account.
Of course
can be over asymmetrical
designed voltage divider realized a different voltage
become. Also, the reference potential can change in another way
be generated.
Der
resistive Pfad wird durch einen PMOS-Transistor 410 gebildet,
der beispielsweise mit einem Source-Anschluss an den zweiten Anschluss
der Kapazitätsschaltung 370 und
mit einem Drain-Anschluss mit dem Anschluss 400 für das Referenzpotenzial
Vbleq gekoppelt ist. Der PMOS-Transistor 410, der in 3 auch
als TP7 bezeichnet ist, weist hierbei eine Breite des Kanals von
0,28 μm
und eine Länge
von 1 μm
auf. Der Gate-Anschluss des PMOS-Transistors 410 ist darüber hinaus
mit einem Anschluss 120 für das Bezugspotenzial gekoppelt. Aufgrund
der Kopplung des Gate-Anschlusses des PMOS-Transistors 410 und der zuvor
beschriebenen Auslegung hinsichtlich Kanalweite und -länge (Dimensionierung)
handelt es sich bei dem PMOS-Transistor 410 im Wesentlichen
um einen als Widerstandselement verschalteten Transistor, der im
Vergleich zu den Betriebspunkten der anderen zuvor erläuterten
Transistoren tendenziell eher hochohmig ist. Der Transistor 410 weist
also insbesondere eine Kanallänge
auf, die etwa der zehnfachen Standardkanallänge entspricht.The resistive path is through a PMOS transistor 410 formed, for example, with a source terminal to the second terminal of the capacitance circuit 370 and with a drain connection to the connector 400 for the reference potential Vbleq is coupled. The PMOS transistor 410 who in 3 also referred to as TP7, in this case has a width of the channel of 0.28 microns and a length of 1 micron. The gate terminal of the PMOS transistor 410 is beyond that with a connection 120 coupled for the reference potential. Due to the coupling of the gate terminal of the PMOS transistor 410 and the previously described design for channel width and length (sizing) is the PMOS transistor 410 essentially a resistor connected as a resistor transistor, which tends to be high impedance compared to the operating points of the other previously discussed transistors. The transistor 410 In particular, it has a channel length that corresponds approximately to ten times the standard channel length.
An
dem zweiten Anschluss der Kapazitätsschaltung bzw. an der zweiten
Schaltung der Änderungsdetektionsschaltung 330,
die zusammenfallen, liegt so ein Signal BOOSTN2 an, welches als
das Steuersignal umfassendes Spannungssignal der Transmissionsschaltung 350 bereitgestellt
wird.At the second terminal of the capacitance circuit and at the second circuit of the change detection circuit, respectively 330 , which coincide, is applied to a signal BOOSTN2, which as the control signal voltage signal of the transmission circuit 350 provided.
Die
Transmissionsschaltung 350 umfasst bei dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
an dem ersten Anschluss einen dritten Inverter 420, der
in 3 auch als InvC bezeichnet ist. Der dritte Inverter 420 ist
so mit einem Eingang an den ersten Anschluss der Transmissionsschaltung 350 gekoppelt und
ist wiederum als CMOS-Inverter ausgeführt, der einen NMOS-Transistor mit einer
Kanalweite von 1,2 μm
bei der Standardkanallänge
und einen PMOS-Transistor mit einer Kanalweite von 0,6 μm bei der
Standardkanallänge
umfasst. An einem Ausgang des dritten Inverters 420 gibt
dieser ein im weiteren Verlauf der vorliegenden Beschreibung als RESTOR_N2
bezeichnetes Signal aus. Darüber
hinaus wird auch im weiteren Verlauf der vorliegenden Beschreibung
der dem Ausgang des dritten Inver ters 420 entsprechende
Schaltungsknoten als Knoten RESTOR_N2 bezeichnet.The transmission circuit 350 includes at the in 3 shown embodiment, at the first terminal a third inverter 420 who in 3 also referred to as InvC. The third inverter 420 is so with an input to the first terminal of the transmission circuit 350 and in turn is implemented as a CMOS inverter comprising a NMOS transistor with a channel width of 1.2 μm at the standard channel length and a PMOS transistor with a channel width of 0.6 μm at the standard channel length. At an output of the third inverter 420 this one outputs in the further course of the present description as RESTOR_N2 designated signal. In addition, in the further course of the present description of the output of the third Inver age 420 corresponding circuit nodes referred to as node RESTOR_N2.
Der
Ausgang des dritten Inverters 420 ist mit einem Source-Anschluss eines PMOS-Transistors 430 (TP6)
und einen Drain-Anschluss
eines NMOS-Transistors 440 (TN5) gekoppelt. Beide Transistoren 430, 440 sind
mit ihren Gate-Anschlüssen
an den zweiten Anschluss der Änderungsdetektionsschaltung 330 gekoppelt,
so dass an diesen das Potenzial BOOSTN2 anliegt. Der dritte Anschluss
der Transmissionsschaltung 350, der mit dem zweiten Schaltungsknoten 190 der
Fuselatch-Schaltung 100 gekoppelt ist, ist mit dem Drain-Anschluss
des PMOS-Transistors 430 und
dem Source-Anschluss des NMOS-Transistors 440 gekoppelt.
Der PMOS-Transistor 430 weist hierbei eine Kanalweite von
0,9 μm bei
der Standardkanallänge
und der NMOS-Transistor 440 eine Kanalweite von 0,6 μm bei der
Standardkanallänge
auf.The output of the third inverter 420 is connected to a source terminal of a PMOS transistor 430 (TP6) and a drain terminal of an NMOS transistor 440 (TN5) coupled. Both transistors 430 . 440 are with their gate terminals to the second terminal of the change detection circuit 330 coupled so that the potential BOOSTN2 is applied to this. The third connection of the transmission circuit 350 that is connected to the second circuit node 190 the fuselatch circuit 100 is coupled to the drain terminal of the PMOS transistor 430 and the source terminal of the NMOS transistor 440 coupled. The PMOS transistor 430 here has a channel width of 0.9 microns at the standard channel length and the NMOS transistor 440 a channel width of 0.6 microns at the standard channel length.
Hinsichtlich
der Dimensionierung ist der dritte Inverter 420 (InvC)
derart ausgelegt, dass dieser zusammen mit den beiden Transistoren 430, 440 stärker ist
als der CMOS-Inverter mit den beiden Transistoren 170, 180 der
Fuselatch-Schaltung 100 ist. Hierdurch ist es möglich, dass
die Transmissionsschaltung 350 bei dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung den bereits beschriebenen dominierenden
Einfluss auf den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) ausüben kann.
Fließt etwa über den
NMOS-Transistor des dritten Inverters 420 und aufgrund
des Potenzials an dem Gate-Anschluss
des Transistors 430 der Strom über diesen Transistor, so ergibt
sich eine Stärke
dieser Serienschaltung aufgrund der angegebenen Dimensionierung
von etwa 4. Im Unterschied hierzu weisen die beiden Transistoren 170, 180 der
Fuselatch-Schaltung 100 eine Stärke von etwa 2 auf, was den
dominierenden Einfluss, den die Kompensationsschaltung 310,
die auch als Latch-Restore-Schaltung bezeichnet wird, deutlich illustriert.With regard to the dimensioning is the third inverter 420 (InvC) designed so that this together with the two transistors 430 . 440 stronger than the CMOS inverter with the two transistors 170 . 180 the fuselatch circuit 100 is. This makes it possible that the transmission circuit 350 at the in 3 In the embodiment of the present invention shown, the above-described dominating influence on the second circuit node 190 (N2) can exercise. About flows about the NMOS transistor of the third inverter 420 and due to the potential at the gate terminal of the transistor 430 the current through this transistor, so there is a strength of this series circuit due to the specified dimensions of about 4. In contrast, the two transistors 170 . 180 the fuselatch circuit 100 a strength of about 2, giving the dominant influence that the compensation circuit 310 , which is also referred to as Latch Restore circuit, clearly illustrated.
Darüber hinaus
sind die beiden Transistoren 430, 440 im Zusammenhang
mit dem Referenzpotenzial Vbleq, welches an dem Anschluss 400 der Kompensationsschaltung 310 bereitgestellt
wird, so ausgelegt, dass das Referenzpotenzial zusammen mit der
Dimensionierung dieser beiden Transistoren dafür sorgt, dass diese bei Vorliegen
des Referenzpotenzials Vbleq an den Gate-Elektroden die Transistoren
im Knickbereich ihrer Kennlinien betreibt, so dass diese im Vergleich
zu ihren Einschaltwiderstandswerten in diesem Fall hochohmig sind.
Die Kopplungsstärke,
mit der die Transmissionsschaltung 350 den Ausgang des
dritten Inverters 420 an den zweiten Schaltungsknoten 190 koppelt,
ist somit der Widerstandswert der betreffenden Transistoren 430, 440.In addition, the two transistors 430 . 440 in connection with the reference potential Vbleq, which is connected to the connection 400 the compensation circuit 310 is provided, is designed so that the reference potential together with the dimensioning of these two transistors ensures that it operates in the presence of the reference potential Vbleq at the gate electrodes, the transistors in the bending region of their characteristics, so that these compared to their Einschaltwiderstandswerten in this case are high impedance. The coupling strength with which the transmission circuit 350 the output of the third inverter 420 to the second circuit node 190 is thus the resistance value of the respective transistors 430 . 440 ,
Bevor
im weiteren Verlauf der vorliegenden Beschreibung die Funktionsweise
näher unter
Simulationsergebnissen erläutert
werden soll, wird zunächst
die Funktionsweise der Kompensationsschaltung 310 grundlegend
beschrieben. Die Stabilität
der in 3 gezeigten bistabilen Kippstufenschaltung 300 gegen
Störungen,
beispielsweise in Form von Alpha- oder Neutronenstrahltreffern,
wird dadurch erzielt, dass die Leitfähigkeit zwischen dem Ausgang des
dritten Inverters 420 (Knoten RESTOR_N2) und den zweiten
Schaltungsknoten 190 (N2) abhängig davon ist, ob an dem Ausgang
des dritten Inverters 420 (Knoten RESTOR_N2) die ursprüngliche
im zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) gespeicherte Spannung
anliegt oder die entsprechend inverse Spannung. Mit anderen Worten
wird die Leitfähigkeit der
Transistoren 430 (TP6) und 440 (TN5) in Abhängigkeit
davon durch die Änderungsdetektionsschaltung 330 angesteuert,
ob der ursprünglich
im zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) vorliegende Zustand
(1 oder 0) mit dem übereinstimmt,
der am Ausgang des dritten Inverters 420 vorliegt.Before the mode of operation is to be explained in greater detail below simulation results in the further course of the present description, the operation of the compensation circuit will be described first 310 basically described. The stability of in 3 shown bistable flip-flop circuit 300 against disturbances, for example in the form of alpha or neutron beam hits, is achieved by the fact that the conductivity between the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) and the second circuit node 190 (N2) depending on whether at the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) the original in the second circuit node 190 (N2) stored voltage or the corresponding inverse voltage. In other words, the conductivity of the transistors 430 (TP6) and 440 (TN5) depending thereon by the change detection circuit 330 controlled, whether originally in the second circuit node 190 (N2) state (1 or 0) coincides with that at the output of the third inverter 420 is present.
Liegt
so beispielsweise an dem Ausgang des dritten Inverters 420 (RESTOR_N2)
die ursprünglich im
zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) gespeicherte Spannung
an, dann ist die Leitfähigkeit
zwischen dem Ausgang des dritten Inverters 420 und dem zwei ten
Schaltungsknoten 190, also die Leitfähigkeit der beiden Transistoren 430, 440 groß und ein
eventuell gekippter zweiter Knoten 190 (N2) wird über die beiden
vorgenannten Transistoren 430, 440 und den dritten
Inverter 420 (InvC) wieder auf den ursprünglich gespeicherten
Spannungswert gebracht. Liegt also ein Kippen des Knotens 190 (N2)
vor, beginnt auch der erste Schaltungsknoten 140 (N1) zu
kippen, was über
den ersten Inverter 320 zu einer Änderung der Spannung INT_N2
an dem Ausgang des ersten Inverters 320 und damit an der
Kapazitätsschaltung 370 führt. Aufgrund
der Auslegung des resistiven Pfads in Form des PMOS-Transistors 410 liegt
somit eine entsprechend geänderte
Spannung auch an dem Ausgang der Kapazitätsschaltung 370 an (BOOSTN2),
so dass (wenigstens) einer der beiden Transistoren 430, 440 der
Transmissionsschaltung 350 so angesteuert wird, dass dieser
eine gegenüber dem
ursprünglichen
Zustand gesteigerte Leitfähigkeit aufweist.Is so for example at the output of the third inverter 420 (RESTOR_N2) originally in the second circuit node 190 (N2) stored voltage, then the conductivity is between the output of the third inverter 420 and the second circuit node 190 , that is, the conductivity of the two transistors 430 . 440 big and possibly a tilted second knot 190 (N2) is via the two aforementioned transistors 430 . 440 and the third inverter 420 (InvC) brought back to the originally stored voltage value. So there is a tilting of the node 190 (N2), the first circuit node also starts 140 (N1) to tilt, what about the first inverter 320 to a change the voltage INT_N2 at the output of the first inverter 320 and thus at the capacity circuit 370 leads. Due to the design of the resistive path in the form of the PMOS transistor 410 Thus, a correspondingly changed voltage is also at the output of the capacitance circuit 370 to (BOOSTN2), so that (at least) one of the two transistors 430 . 440 the transmission circuit 350 is controlled so that it has a relation to the original state increased conductivity.
Hierdurch
wird aber das an dem Ausgang des dritten Inverters 420 anliegende
Potenzial in den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) eingekoppelt,
so dass dieser aufgrund des dominierenden Einflusses der Kompensationsschaltung 310 am
Kippen gehindert wird. Aufgrund der Verzögerungsschaltung 340 in
Form des zweiten Inverters 360 liegt hierbei an dem Ausgang
des dritten Inverters 420 noch die ursprüngliche
Spannung, also die Spannung vor dem Eintreten der Störung, an.As a result, but that at the output of the third inverter 420 applied potential in the second circuit node 190 (N2) coupled, so that this due to the dominating influence of the compensation circuit 310 is prevented from tipping. Due to the delay circuit 340 in the form of the second inverter 360 This is at the output of the third inverter 420 nor the original voltage, so the voltage before the onset of the fault on.
Liegt
hingegen an dem Ausgang des dritten Inverters 420 (Knoten
RESTOR_N2) nach einem Alpha- oder Neutronenstrahltreffer die inverse
ursprünglich
im Knoten 190 (N2) gespeicherte Spannung an, dann ist die
Leitfähigkeit
zwischen dem Ausgang des dritten Inverters 420 und dem
zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) aufgrund der Nichtansteuerung
der beiden Transistoren 430, 440 sehr gering,
so dass der zweite Schaltungsknoten 190 nicht über die
beiden Transistoren 430, 440 und den dritten Inverter 420 gekippt
werden kann. Mit anderen Worten ist in diesem Szenario, bei dem
der Alpha- oder Neut ronenstrahltreffer nicht im Bereich der eigentlichen
Fuselatch-Schaltung 100 zu einem Aufbau von Ladung führt, sondern
in einem Bereich der Kompensationsschaltung 310 „hinter" der Änderungsdetektionsschaltung 330 deshalb
ungefährlich,
da in diesem Fall die Änderungsdetektionsschaltung 330 der Transmissionsschaltung 350 kein
entsprechendes Steuersignal bereitstellt, um die Leitfähigkeit
der beiden Transistoren 430 (TP6) und 440 (TN5)
zu verändern.
Diese liegen also weiterhin in ihrem durch das Referenzpotenzial
Vbleq definierten hochohmigen Zustand vor.Is on the other hand at the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) after an alpha or neutron beam hit the inverse originally in the node 190 (N2) stored voltage, then the conductivity is between the output of the third inverter 420 and the second circuit node 190 (N2) due to the non-driving of the two transistors 430 . 440 very low, leaving the second circuit node 190 not over the two transistors 430 . 440 and the third inverter 420 can be tilted. In other words, in this scenario where the alpha or neutron ray hit is not within the range of the actual fuselatch circuit 100 leads to a buildup of charge, but in a region of the compensation circuit 310 "Behind" the change detection circuit 330 therefore harmless, since in this case the change detection circuit 330 the transmission circuit 350 provides no corresponding control signal to the conductivity of the two transistors 430 (TP6) and 440 (TN5) to change. These therefore continue to exist in their high-impedance state defined by the reference potential Vbleq.
Im
Folgenden werden anhand der 4 und 5 zwei verschiedene Szenarien beleuchtet,
bei denen durch einen Alphateilchentreffer eine massive Störung des
Zustands der bistabilen Kippstufenschaltung 300 ausgelöst wird.
Modelliert wird hierbei der Einschlag des Alphateilchens oder der
Alphateilchen durch einen Strompuls, der schnell auf einen Stromwert
von +/– 1
mA ansteigt und dann exponentiell in einem Zeitraum von typischerweise
80 ps wieder abfällt.
Die Polarität
des aufgeprägten
Strompulses hängt
hierbei von dem genauen Ort, der Art des Einschlags der betreffenden
Alphateilchen und der zu beschreibenden Ladungsänderung an einem der Knoten
ab.The following are based on the 4 and 5 illuminated two different scenarios in which an alpha particle hit a massive disturbance of the state of the bistable flip-flop circuit 300 is triggered. The impact of the alpha particle or the alpha particles is modeled by a current pulse, which rises rapidly to a current value of +/- 1 mA and then drops off exponentially over a period of typically 80 ps. The polarity of the impressed current pulse depends on the exact location, the type of impact of the respective alpha particles and the charge change to be described at one of the nodes.
4 illustriert in den Teilabbildungen a
bis c den Fall, dass der zweite Schaltungsknoten 190 (N2), der
zuvor beispielsweise auf der Spannung 0 V, also auf dem Bezugspotenzial
liegt, durch einen Alpha- oder Neutronenstrahltreffer auf einen
Spannungswert von etwa 2,2 V gebracht wird, die also deutlich über dem
Versorgungsspannungswert von Vint = 1,2 V liegt. Der genaue Spannungswert,
der durch den Alpha- oder Neutronenstrahltreffer erzeugt wird, ist selbstverständlich von
der eingebrachten Ladungsmenge und damit von der Form und den Parametern des
zuvor erläuterten
Strompulses abhängig. 4 Illustrates in the partial illustrations a to c the case that the second circuit node 190 (N2), which is previously for example at the voltage 0 V, ie at the reference potential, is brought by an alpha or neutron beam hit to a voltage value of about 2.2 V, ie well above the supply voltage value of Vint = 1.2 V. lies. The exact voltage value generated by the alpha or neutron beam hit is, of course, dependent on the amount of charge introduced and thus on the shape and parameters of the current pulse explained above.
4a zeigt
eine Auftragung der zwei Spannungsverläufe an dem Ausgang des als
Verzögerungsschaltung 340 arbeitenden
zweiten Inverters 360 (DEL_N2) und den Spannungsverlauf
an dem Ausgang des dritten Inverters 420 (RESTOR_N2). 4b zeigt
ferner den Spannungsverlauf an den Eingängen der beiden Transistoren 430, 440 (BOOSTN2
bzw. BOOST_N2) der Transmissionsschaltung 350, sowie den
Spannungsverlauf am Ausgang des ersten Inverters 320 (INT_N2). 4c zeigt
schließlich
eine Auftragung des Spannungsverlaufs an dem ersten Schaltungsknoten 140 (N1)
und dem zweiten Schaltungsknoten 190 („Alpha-Treffer auf N2"). Hierbei erstreckt sich die Zeitskala
auf der Abszisse der drei Teildarstellungen in 4 jeweils von
0 ns bis 1,4 ns. 4a shows a plot of the two voltage waveforms at the output of the as a delay circuit 340 working second inverter 360 (DEL_N2) and the voltage waveform at the output of the third inverter 420 (RESTOR_N2). 4b also shows the voltage curve at the inputs of the two transistors 430 . 440 (BOOSTN2 or BOOST_N2) of the transmission circuit 350 , as well as the voltage at the output of the first inverter 320 (INT_N2). 4c finally shows a plot of the voltage waveform at the first circuit node 140 (N1) and the second circuit node 190 ("Alpha hit on N2"), where the time scale extends along the abscissa of the three subpaintings in 4 each from 0 ns to 1.4 ns.
Aufgrund
des zuvor beschriebenen, durch den erwähnten Strompuls modellierten
Alpha- bzw. Neutronenstrahltreffer, der zu einem Zeitpunkt von etwa
100 ps den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) auf etwa 2,2
V angehoben hat (vgl. 4c) wird auch die Spannung an
dem Ausgang des dritten Inverters 420 zunächst über die
nicht vollständig
sperrenden Transistoren 430, 440 auf einen Maximalwert
von etwa 0,8 V (RESTOR_N2) gezogen. Aufgrund des starken dritten
Inverters 420 (InvC) werden an dem Ausgang dieses Inverters 420 zunächst Werte
von etwa 0,6 V und später
ein Wert von etwa 0 V erreicht.Due to the alpha or neutron beam hit modeled above by the current pulse described above, the second circuit node is at a time of about 100 ps 190 (N2) has increased to about 2.2 V (cf. 4c ) also becomes the voltage at the output of the third inverter 420 initially on the not completely blocking transistors 430 . 440 pulled to a maximum value of about 0.8V (RESTOR_N2). Due to the strong third inverter 420 (InvC) are at the output of this inverter 420 initially reaches values of about 0.6 V and later reaches a value of about 0 V.
Der
erste Schaltungsknoten 140 (N1) kippt aufgrund der an dem
zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) vorliegenden Spannungswert
von etwa 1,2 V (= Vint) auf 0 V, so dass der Ausgang des ersten
Inverters 320 (Knoten INT_N2) von 0 V auf etwa 1,2 V ansteigt.
Dadurch, dass an diesem Ausgang des ersten Inverters 320 der
Spannungswert von 0 V auf etwa 1,2 V ansteigt, wird über die
beiden als Kapazitäten verschalteten
Transistoren 380, 390 im Rahmen der Kapazitätsschaltung 370 auch
der Ausgang der Kapazitätsschaltung 370 (Knoten
BOOSTN2) von seinem ursprünglichen
Spannungswert Vbleq = 0,6 V auf etwa 1,2 V angehoben. Hierbei ist
zu berücksichtigen,
dass, wie zuvor erläutert
wurde, der Ausgang der Kapazitätsschaltung 370 (Knoten
BOOSTN2) über
den hochohmigen Transistor 410 als resistiven Pfad auf
einen Spannungswert Vbleq = Vint/2 = 0,6 V gebracht wird (precharge).The first circuit node 140 (N1) tilts due to the second circuit node 190 (N2) present voltage value of about 1.2 V (= Vint) to 0 V, so that the output of the first inverter 320 (Node INT_N2) increases from 0V to about 1.2V. Because of that at this output of the first inverter 320 the voltage value rises from 0 V to about 1.2 V, is via the two connected as capacitors transistors 380 . 390 in the context of capacity switching 370 also the output of the capacity circuit 370 (Node BOOSTN2) is raised from its original voltage value Vbleq = 0.6V to about 1.2V. It should be noted that, as previously explained, the output the capacity circuit 370 (Node BOOSTN2) via the high-impedance transistor 410 is brought as a resistive path to a voltage value Vbleq = Vint / 2 = 0.6 V (precharge).
Hierdurch
wird der NMOS-Transistor 440 (TN5) voll leitend geschaltet,
so dass der logische Zustand 0, also die an dem Ausgang des dritten
Inverters 420 (Knoten RESTOR_N2) anliegende Spannung, an
dem zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) eingekoppelt werden
kann. Hierdurch wird der zweite Schaltungsknoten 190 (N2)
wieder über
den NMOS-Transistor 440 (TN5) und den n-Kanal-Transistor
des dritten Inverters 420 (InvC) auf 0 V gebracht.As a result, the NMOS transistor 440 (TN5) fully turned on, so that the logic state 0, that is, at the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) voltage applied to the second circuit node 190 (N2) can be coupled. This becomes the second circuit node 190 (N2) again via the NMOS transistor 440 (TN5) and the n-channel transistor of the third inverter 420 (InvC) brought to 0V.
Nachdem
an dem Ausgang des ersten Inverters 320 (Knoten INT_N2)
die Spannung von 0 V auf 1,2 V angestiegen ist, beginnt der Spannungswert
an dem Ausgang des zweiten Inverters 360 (Knoten DEL_N2)
langsam von 1,2 V auf 0 V abzufallen. Der Grund hierfür liegt
darin, dass, wie zuvor erläutert wurde,
der zweite Inverter 360 (InvB) im Vergleich zu den anderen
Komponenten sehr schwach dimensioniert ist.After at the output of the first inverter 320 (Node INT_N2) the voltage has risen from 0 V to 1.2 V, the voltage value starts at the output of the second inverter 360 (Node DEL_N2) slowly drop from 1.2V to 0V. The reason for this is that, as previously explained, the second inverter 360 (InvB) is very weak compared to the other components.
Nachdem
der Spannungswert an dem Ausgang des ersten Inverters 320 (Knoten
INT_N2) von 0 V auf 1,2 V angestiegen ist, sinkt der Spannungswert
an dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 340,
also an dem Ausgang des zweiten Inverters 360 (Knoten DEL_N2)
langsam von etwa 1,2 V auf etwa 0 V ab. Wie bereits zuvor erläutert wurde,
ist der zweite Inverter 360 (InvB) im Vergleich zu den
anderen Komponenten tendenziell eher schwach dimensioniert. Die
Weite des p-Kanal-Transistors beträgt 0,28 μm, während die Länge des p-Kanal-Transistors bei
0,8 μm liegt.
Die Weite des zugehörigen
n-Kanal-Transistors beträgt
ebenfalls 0,28 μm,
wohingegen die Länge
des n-Kanal-Transistors
sogar bei 1,6 μm
liegt. Dadurch, dass an dem Ausgang des zweiten Inverters 360 (Knoten
DEL_N2) vergleichsweise lange (zweite Zeitspanne) der logische Zustand
1 erhalten bleibt, liegt auch an dem Ausgang des dritten Inverters 420 (Knoten
RESTOR_N2) für
eine hinreichend lange Zeit ein Spannungswert von etwa 0 V an, so
dass der logische Zustand 0 in den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2)
zurückgeschrieben
werden kann, wie dies oben beschrieben wurde.After the voltage value at the output of the first inverter 320 (Node INT_N2) has risen from 0 V to 1.2 V, the voltage value at the output of the delay circuit decreases 340 , ie at the output of the second inverter 360 (Node DEL_N2) slowly decreases from about 1.2V to about 0V. As previously explained, the second inverter is 360 (InvB) tends to be rather weak compared to the other components. The width of the p-channel transistor is 0.28 μm, while the length of the p-channel transistor is 0.8 μm. The width of the associated n-channel transistor is also 0.28 microns, whereas the length of the n-channel transistor is even at 1.6 microns. Characterized in that at the output of the second inverter 360 (Node DEL_N2) comparatively long (second period), the logic state 1 is maintained, is also due to the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) for a sufficiently long time, a voltage value of about 0 V, so that the logic state 0 in the second circuit node 190 (N2) can be written back as described above.
Nachdem
also der zweite Schaltungsknoten 190 (N2) wieder auf 0
V gebracht wurde, kippt auch der erste Schaltungsknoten 140 (N1)
aufgrund der zuvor beschriebenen Rückkopplung im Zusammenhang
mit der Fuselatch-Schaltung 100 in 1a wieder
in den ursprünglichen
Spannungszustand zurück,
den auch dieser Schaltungsknoten vor dem Alpha- bzw. Neutronenstrahltreffer
inne hatte. Entsprechendes gilt auch für die Spannungswerte an dem Ausgang
des ersten Inverters 320 (Knoten INT_N2) und den Ausgang
des zweiten Inverters 360 (Knoten DEL_N2).So after the second circuit node 190 (N2) was brought back to 0 V, also tilts the first circuit node 140 (N1) due to the feedback described above in connection with the fuselatch circuit 100 in 1a back to the original state of tension that this circuit node had before the alpha or neutron beam hit. The same applies to the voltage values at the output of the first inverter 320 (Node INT_N2) and the output of the second inverter 360 (Node DEL_N2).
Während als
im Zusammenhang mit 4 Simulationsergebnisse
der Schaltung aus 3 für einen positiven Alpha- oder
Neutronenstrahltreffer auf den Knoten 420 (N2) zeigen,
sind in 5a bis 5d entsprechende
Simulationsergebnisse dieser Schaltung für einen negativen Alpha- oder
Neutronenstrahltreffer auf den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2)
gezeigt. Hierbei ist in 5a der
Spannungsverlauf an dem Ausgang des dritten Inverters 420 (Knoten
RESTOR_N2) gezeigt, während
in 5b der Spannungsverlauf an dem Ausgang des zweiten
Inverters 360 (Knoten DEL_N2) gezeigt ist. In den 5c und 5d sind
jeweils als Funktion der Zeit t im Zeitbereich zwischen 0 ns und
1,4 ns die Spannungsverläufe
am Ausgang des ersten Inverters 320 (Knoten INT_N2), am
Ausgang der Kapazitätsschaltung 330 (Knoten
BOOST_N2) und an den beiden Schaltungsknoten 140 (N1) und 190 (Alpha-Treffer
auf N2) gezeigt.While as related to 4 Simulation results of the circuit 3 for a positive alpha or neutron beam hit the node 420 (N2) are in 5a to 5d corresponding simulation results of this circuit for a negative alpha or neutron beam hit on the second circuit node 190 (N2). Here is in 5a the voltage at the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) shown while in 5b the voltage waveform at the output of the second inverter 360 (Node DEL_N2) is shown. In the 5c and 5d are each as a function of time t in the time range between 0 ns and 1.4 ns, the voltage waveforms at the output of the first inverter 320 (Node INT_N2), at the output of the capacitance circuit 330 (Node BOOST_N2) and at the two circuit nodes 140 (N1) and 190 (Alpha hit on N2) shown.
Wird,
wie in den 5a bis 5d gezeigt ist,
beispielsweise der zweite Schaltungsknoten 190 (N2) durch
einen Alpha- oder Neutronenstrahltreffer auf –1 V gebracht, wobei der zweite
Schaltungsknoten zuvor eine Spannung von 1,2 V gespeichert hat, wird
der Ausgang des dritten Inverters 420 (Knoten RESTOR_N2)
kurz auf 0 V gezogen, was jedoch durch den starken dritten Inverter 420 (InvC)
sofort wieder korrigiert wird, so dass an dem Ausgang des dritten
Inverters 420 der Spannungswert wieder auf ca. 1,2 V ansteigt.
Aufgrund der Rückkopplung
der Fuselatch-Schaltung 100 kippt auch der erste Schaltungs knoten 140 (N1)
aufgrund des Spannungseinbruchs des zweiten Schaltungsknotens 190 (N2)
von 0 V auf 1,2 V, so dass sich auch an dem Ausgang des ersten Inverters 320 (Knoten
INT_N2) der Spannungswert von 1,2 V auf 0 V ändert.Will, as in the 5a to 5d is shown, for example, the second circuit node 190 (N2) is brought to -1 V by an alpha or neutron beam hit, the second circuit node having previously stored a voltage of 1.2 V, becomes the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) pulled briefly to 0 V, but by the strong third inverter 420 (InvC) is immediately corrected again so that at the output of the third inverter 420 the voltage value rises again to approx. 1.2V. Due to the feedback of the Fuselatch circuit 100 The first circuit node also tilts 140 (N1) due to the voltage dip of the second circuit node 190 (N2) from 0V to 1.2V, so that also at the output of the first inverter 320 (Node INT_N2) the voltage value changes from 1.2 V to 0 V.
Über die
Kapazitätsschaltung 370 mit
den beiden als Kapazitäten
verschalteten Transistoren 380, 390 (C1, C2) wird
auch der Ausgang der Kapazitätsschaltung 370 (Knoten
BOOST_N2) von ca. 0,6 V auf ca. 0 V verändert. Hierdurch wird der p-Kanal-Transistor bzw. PMOS-Transistor 430 (TP6)
voll für
die an dem Ausgang des dritten Inverters 420 (Knoten RESTOR_N2)
anliegend logische 1 leitend geschaltet. Hierdurch wird der zweite
Schaltungsknoten 190 (N2) wieder über den Transistor 430 und
den p-Kanal-Transistor des dritten Inverters 420 (InvC) auf
1,2 V gebracht. Nachdem der zweite Schaltungsknoten 190 (N2)
wieder auf 1,2 V liegt, kippt nicht nur der erste Schaltungsknoten 140 (N1)
wieder in den ursprünglichen
Spannungszustand zurück,
den dieser vor dem Alpha- bzw. Neutronenstrahltreffer inne hatte,
sondern auch die Schaltungsknoten an den Ausgängen des ersten Inverters 320 (Knoten INT_N2)
und des zweiten Inverters 360 (Knoten DEL_N2). Auch diese
kehren somit wieder in den ursprünglichen
Spannungszustand zurück.About the capacity circuit 370 with the two connected as capacitors transistors 380 . 390 (C1, C2) also becomes the output of the capacitance circuit 370 (Node BOOST_N2) changed from approx. 0.6 V to approx. 0 V. As a result, the p-channel transistor or PMOS transistor 430 (TP6) full for at the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2) adjacent logical 1 turned on. This becomes the second circuit node 190 (N2) again via the transistor 430 and the p-channel transistor of the third inverter 420 (InvC) brought to 1.2V. After the second circuit node 190 (N2) returns to 1.2V, not just the first circuit node tilts 140 (N1) back to the original voltage state that it had before the alpha or neutron beam hit, but also the circuit nodes at the outputs of the first inverter 320 (Node INT_N2) and the second inverter 360 (Node DEL_N2). These too return to their original state of tension.
Das
in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel einer bistabilen
Kippstufenschaltung 300 ist somit auch in der Lage, im
Falle einer Störung,
die den Knoten 190 (N2) betragsmäßig um 2,2 V bzgl. seines Spannungswerts
reduziert, diese innerhalb kürzester Zeit,
genauer gesagt, innerhalb von weniger als 1 ns, zu kompensieren.
Selbstverständlich
können
je nach Auslegung, Implementierung und anderer Parameter der Realisierung
der betreffenden Schaltung schnellere oder langsamere Kompensationszeiten
für stärkere oder
schwächere
Störungen
erzielt werden.This in 3 shown embodiment of a bistable flip-flop circuit 300 is thus also able, in the event of a fault, which the node 190 (N2) reduced in magnitude by 2.2 V with respect to its voltage value to compensate them within a short time, more precisely, within less than 1 ns. Of course, depending on the design, implementation and other parameters of the implementation of the circuit in question faster or slower compensation times for stronger or weaker interference can be achieved.
Analoge Überlegungen
zu einem Alpha- oder Neutronenstrahltreffer auf den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2)
gelten auch für
den Fall eines Alpha- oder Neutronenstrahltreffers auf weitere Knoten
der in 3 gezeigten Schaltung, also beispielsweise für den ersten
Knoten 140 (N1) und den Ausgang des ersten Inverters 320 (Knoten
INT_N2), da in all diesen Fällen
ebenfalls über
die Änderungsdetektionsschaltung 330 eine
entsprechende Gegenreaktion über
die Transmissionsschaltung 350 in den zweiten Schaltungsknoten 190 (N2)
eingekoppelt werden kann. Dies liegt nicht zu letzt daran, dass
die Änderungsdetektionsschaltung 330 innerhalb
einer ersten Zeitspanne das in dem Spannungssignal an dem Knoten
BOOSTN2 umfasste Steuersignal der Transmissionsschaltung 350 bereitstellt,
während
die Verzögerungsschaltung 340 die Änderung
des Signals von dem ersten Schaltungsknoten 140 (N1) erst nach
einem Verstreichen der längern
zweiten Zeitspanne an die Transmissionsschaltung 350 weitergibt.Analogous considerations to an alpha or neutron beam hit on the second circuit node 190 (N2) apply to other nodes in the case of an alpha or neutron beam hit 3 shown circuit, so for example for the first node 140 (N1) and the output of the first inverter 320 (Node INT_N2), since in all these cases also via the change detection circuit 330 a corresponding counter-reaction via the transmission circuit 350 in the second circuit node 190 (N2) can be coupled. This is not least because the change detection circuit 330 within a first period of time, the control signal of the transmission circuit included in the voltage signal at the node BOOSTN2 350 provides while the delay circuit 340 the change of the signal from the first circuit node 140 (N1) only after a lapse of the second time period to the transmission circuit 350 passes.
Wird
andererseits beispielsweise von einem oder mehreren Alpha- oder
Neutronenstrahltreffern der zweite Inverter 360 (die Verzögerungsschaltung 340)
derart getroffen, dass der Spannungswert an dem Ausgang des zweiten
Inverters 360 (Knoten DEL_N2) erheblich verändert wird,
bleibt jedoch der Ausgang der Änderungsdetektionsschaltung 330 beziehungsweise
der Kapazitätsschaltung 370 (Knoten BOOST_N2)
unverändert
auf der Referenzspannung Vbleq, also auf dem Spannungswert Vint/2
= 0,6 V. Bei dieser Gate-Spannung sind jedoch die beiden Transistoren 430, 440 (TB6,
TN5) nur schwach leitend, so dass der zweite Schaltungsknoten 190 (N2) mit
hoher Wahrscheinlichkeit nicht kippen wird.On the other hand, for example, one or more alpha or neutron beam hits the second inverter 360 (the delay circuit 340 ) such that the voltage value at the output of the second inverter 360 (Node DEL_N2) is changed significantly, however, remains the output of the change detection circuit 330 or the capacity circuit 370 (Node BOOST_N2) unchanged at the reference voltage Vbleq, ie at the voltage value Vint / 2 = 0.6 V. However, at this gate voltage are the two transistors 430 . 440 (TB6, TN5) only weakly conductive, leaving the second circuit node 190 (N2) will most likely not tip over.
Wird
beispielsweise der Ausgang des dritten Inverters 420 (InvC),
also der Knoten RESTOR_N2, von einem Alpha- oder Neutronenstrahltreffer
getroffen, bleibt der Ausgang der Änderungsdetektionsschaltung 330 bzw.
der Kapazitätsschaltung 370 (Knoten
BOOST_N2) anfangs wieder unverändert auf
dem Referenzpotenzial Vbleq (z. B. Vbleq = Vint/2 = 0,6 V).For example, the output of the third inverter 420 (InvC), ie the node RESTOR_N2, hit by an alpha or neutron beam hit, the output of the change detection circuit remains 330 or the capacity circuit 370 (Node BOOST_N2) initially unchanged at reference potential Vbleq (eg, Vbleq = Vint / 2 = 0.6V).
Wird
beispielsweise der Ausgang des dritten Inverters 420 (Knoten
RESTOR_N2), der beispielsweise eine Spannung von 1,2 V aufgewiesen
hat, von einem Alpha- oder Neutronenstrahl getroffen, kann dieser
auf ca. –1
V gebracht werden, so dass kurzzeitig der zweite Schaltungsknoten 190 (N2)
auf 0 V kippt. Aufgrund der Dimensionierung des dritten Inverters 420 (InvC)
wird der Ausgang dieses Inverters (Knoten RESTOR_N2) jedoch schnell
wieder auf 1,2 V gebracht. Der auf das Bezugspotenzial (0 V) gekippte
zweite Schaltungsknoten 420 (N2) hat zur Folge, dass auch
der Schaltungsknoten 140 (N1) auf 1,2 V geht und auch der
Ausgang des ersten Inverters 320 (Knoten Int_N2) auf 0
V geht. Dies führt
weiter dazu, dass der Knoten (BOOST_N2), also der Ausgang der Änderungsdetektionsschaltung 330 bezüglich seiner
Spannungswertes sich auf das Referenzpotenzial (0 V) bewegt, was
schließlich
dazu führt, dass
der zweite Schaltungsknoten 190 (N2) wieder auf 1,2 V gebracht
wird.For example, the output of the third inverter 420 (Node RESTOR_N2), which has, for example, a voltage of 1.2 V, hit by an alpha or neutron beam, this can be brought to about -1 V, so that briefly the second circuit node 190 (N2) tilts to 0V. Due to the dimensions of the third inverter 420 (InvC), however, the output of this inverter (node RESTOR_N2) is quickly brought back to 1.2V. The second circuit node tilted to the reference potential (0 V) 420 (N2) has the consequence that also the circuit node 140 (N1) goes to 1.2 V and also the output of the first inverter 320 (Node Int_N2) goes to 0V. This further causes the node (BOOST_N2), that is, the output of the change detection circuit 330 with respect to its voltage value moves to the reference potential (0 V), which ultimately leads to the second circuit node 190 (N2) is brought back to 1.2V.
Solche
kurzfristigen Potenzialschwankungen (Glitches), die bei dem einem
Alpha- oder Neutronenstrahltreffer mit typischen Dauern von maximal
etwa 0,5 ns an den beiden Schaltungsknoten 140 (N1) und 190 (N2)
entstehen, sind häufig
harmlos. Das heißt, dass
sie keine Fehlfunktion in den anschließenden Redundanzauswerteschaltungen
verursachen. Bei manchen Implementierungen sind sie beispielweise nach
zwei nachfolgenden (logischen) Gattern nicht mehr detektierbar,
also nicht mehr im Spannungsverlauf sichtbar.Such short-term potential fluctuations (glitches), which in the case of an alpha or neutron beam hit with typical durations of a maximum of about 0.5 ns at the two circuit nodes 140 (N1) and 190 (N2) are often harmless. That is, they do not cause malfunction in the subsequent redundancy evaluation circuits. In some implementations, for example, they are no longer detectable after two subsequent (logical) gates, so they are no longer visible in the voltage curve.
Die
in den 4 und 5 gezeigten
Spannungsverläufe
basieren auf Simulationsergebnissen, die wiederum auf der Fuselatch-Schaltung basiert, wie
sie in 3 gezeigt ist. Die Alpha- oder Neutronenstrahltreffer werden
hierbei durch Strompulse moduliert, die den betreffenden Knoten
aufgeprägt werden
und ein schnelles Ansteigen auf +/– 1 mA mit einem anschließenden exponentiellen
Abfall mit einer charakteristischen Stromdauer von typischerweise
80 ps umfassen.The in the 4 and 5 The voltage curves shown are based on simulation results, which in turn are based on the Fuselatch circuit, as in 3 is shown. The alpha or neutron beam hits are hereby modulated by current pulses imparted to the node in question and comprising a rapid increase to +/- 1 mA followed by an exponential decay with a characteristic current duration of typically 80 ps.
Wie
sowohl die in den 4 und 5 wiedergegebenen Simulationsergebnisse
als auch entsprechende Vergleichsergebnisse anhand einer Fuselatch-Schaltung 100 aus 1a gezeigt
haben, weist die Fuselatch-Schaltung 300 aus 3 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung etwa die doppelte Festigkeit gegen Alpha-
bzw. Neutronenstrahltreffer als die 1a gezeigte
Fuselatch-Schaltung 100 auf, wenn ihre Schaltungsknoten 140, 190 (N1,
N2) Kapazitätswerte
aufweisen, so dass der Flächenverbrauch
der beiden in den 1a und 3 gezeigten
Schaltungen etwa identisch ist.Like both in the 4 and 5 reproduced simulation results as well as corresponding comparison results based on a Fuselatch circuit 100 out 1a have the Fuselatch circuit 300 out 3 according to an embodiment of the present invention about twice the strength against alpha or neutron beam hits than the 1a shown Fuselatch circuit 100 on when their circuit nodes 140 . 190 (N1, N2) have capacitance values, so that the area consumption of the two in the 1a and 3 shown circuits is approximately identical.
Eine
solche Schaltung ist lediglich gegen Alpha- bzw. Neutronenstrahltreffer
bis zu einer Stärke stabil
oder resistent, die durch einen entsprechenden Strompuls moduliert
werden kann, der jedoch eine charakteristische Zeitdauer von nur
40 ps aufweist. Da die charakteristische Zeitskala (80 ps gegenüber 40 ps)
im Wesentlichen die Dauer des Strompulses charakterisiert, ist die
auf den betreffenden Knoten aufgebrachte Ladungsmenge invers oder
umgekehrt proportional zu der charakteristischen Zeitskala. Somit
ergibt sich gerade, dass eine Fuselatch-Schaltung mit Kapazitätswerten
oder Kapazitäten
der beiden Schaltungsknoten 140, 190 (N1, N2),
gegenüber dem
Bezugspotenzial (Masse), die beispielsweise durch einen zwischen
einen Gate-Anschluss und einen kombinierten Source- und Drain-Anschluss
geschalteten NMOS-Transistor mit einer Kanalweite von 4,5 μm und einer
Kanallänge
von 0,47 μm
moduliert werden können,
etwa doppelt so resistent ist.Such a circuit is stable or resistant only to alpha or neutron beam hits up to a strength determined by a corresponding Current pulse can be modulated, but has a characteristic duration of only 40 ps. Since the characteristic time scale (80 ps vs. 40 ps) essentially characterizes the duration of the current pulse, the amount of charge applied to the node in question is inverse or inversely proportional to the characteristic time scale. Thus, it is clear that a fuse latch circuit with capacitance values or capacities of the two circuit nodes 140 . 190 (N1, N2), compared to the reference potential (ground), for example, by a connected between a gate terminal and a combined source and drain terminal NMOS transistor with a channel width of 4.5 microns and a channel length of 0.47 μm can be modulated, is about twice as resistant.
Um
eine Fuselatch-Schaltung 100, wie sie in 1a gezeigt
ist, auf eine vergleichbare Festigkeit gegen Alpha- bzw. Neutronenstrahlungstreffer
zu bringen, wie dies die Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung aus 3 aufweist, kann es notwendig
sein, die Kapazitäten bzw.
Kapazitätswerte
der beiden Schaltungsknoten 140, 190 (N1, N2)
in ihrer Größe zu verdoppeln.
Im Falle einer Modulierung durch NMOS-Transistoren kann dies beispielsweise
bedeuten, dass diese eine Kanalweite von 9 μm und eine Kanallänge von
0,47 μm
aufweisen würden.To a fuselatch circuit 100 as they are in 1a shown to bring to comparable strength against alpha or neutron Strahlstreffer, as the circuit according to the embodiment of the present invention from 3 It may be necessary to determine the capacities or capacitance values of the two circuit nodes 140 . 190 (N1, N2) to double in size. In the case of modulation by NMOS transistors, this may mean, for example, that they would have a channel width of 9 μm and a channel length of 0.47 μm.
Wie
bereits zu Beginn der Beschreibung des in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung erläutert
wurde, sind die Weiten der Transistoren 170 (TP2), 210 (TP3), 220 (TP4), 230 (TP5), 180 (TN2), 200 (TN3)
und 240 (TN4) in der Schaltung aus 3 gegenüber der
Fuselatch-Schaltung aus 1a verkleinert.
Da bei dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie es in der 3 gezeigt
ist, außerdem
keine zusätzlichen
Maßnahmen
zur Vergrößerung der
Kapazitäten der
beiden Schaltungsknoten 140, 190 (N1, N2) erforderlich
sind, kann so das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Vergleich der Fuselatch-Schaltung 100 aus 1a in etwa
flächenneutral
ersetzt werden, wobei zusätzlich etwa
die doppelte Festigkeit gegen Alpha- bzw. Neutronenstrahltreffer
realisierbar ist.As already at the beginning of the description of in 3 shown embodiment of the present invention are the widths of the transistors 170 (TP2), 210 (TP3), 220 (TP4), 230 (TP5) 180 (TN2) 200. (TN3) and 240 (TN4) in the circuit 3 opposite to the Fuselatch circuit 1a reduced. As in the embodiment of the present invention, as shown in the 3 In addition, no additional measures for increasing the capacity of the two circuit nodes 140 . 190 (N1, N2) are required, so in 3 shown embodiment of the present invention in comparison of the Fuselatch circuit 100 out 1a be replaced approximately neutral, with in addition about twice the strength against alpha or neutron beam hits can be realized.
Selbstverständlich kann
in Abhängigkeit
von verschiedenen implementierungsspezifischen Details auch eine
andere Änderung
der Festigkeit gegenüber
Alpha-, Neutronenstrahltreffer oder anderen Störungen erzielt werden. Alternativ
kann selbstverständlich
ebenfalls bei gleicher Festigkeit gegen Störungen (zum Beispiel Alpha-
bzw. Neutronenstrahltreffer) die Fuselatch-Schaltung aus 1a durch
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in Form einer bistabilen Kippstufenschaltung 300 aus 3 ersetzt
werden, um so Chipfläche
einzusparen. Auch sind Implementierungen im Rahmen von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung möglich,
bei denen beides zumindest teilweise realisiert wird.Of course, depending on various implementation-specific details, a different change in alpha, neutron beam, or other interference may also be achieved. Alternatively, of course, also with the same strength against interference (for example, alpha or neutron beam hits) the Fuselatch circuit 1a by an embodiment of the present invention in the form of a bistable flip-flop circuit 300 out 3 be replaced, so as to save chip area. Also, implementations are possible within the scope of embodiments of the present invention in which both are at least partially realized.
6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung in Form einer bistabilen Kippstufenschaltung 300', die sich von
der in 3 gezeigten bistabilen Kippstufenschaltung 300 im
Wesentlichen hinsichtlich zweier Punkte unterscheidet. Zum einen
weist die bistabile Kippstufenschaltung 300' aus 6 eine modifizierte
Kompensationsschaltung 310' auf,
die sich im Hinblick auf die Transmissionsschaltung 350' von der Kompensationsschaltung 310 mit
ihrer Kompensationsschaltung 350 aus 3 unterscheidet. 6 shows a further embodiment of the present invention in the form of a bistable flip-flop circuit 300 ' that differ from the in 3 shown bistable flip-flop circuit 300 essentially different with respect to two points. On the one hand, the bistable flip-flop circuit 300 ' out 6 a modified compensation circuit 310 ' on, relating to the transmission circuit 350 ' from the compensation circuit 310 with its compensation circuit 350 out 3 different.
Bevor
jedoch die sich hieraus ergebenden Änderungen hinsichtlich der
Struktur der Kompensationsschaltung 310' und der Treiberschaltung 350' näher beschrieben
und erläutert
werden, wird zunächst
die zweite Änderung
zwischen den beiden Ausführungsbeispielen
in den 3 und 6 näher betrachtet und erläutert. So
unterscheiden sich mit Ausnahme der beiden Transistoren 150, 130 die Dimensionierung
der übrigen
nicht zu der Transmissionsschaltung 350 bzw. 350' gehörenden Transistoren
zum Teil recht deutlich, was wiederum illustriert, dass die in den
Figuren wiedergegebenen Werte beispielhaft sind.However, before the resulting changes in the structure of the compensation circuit 310 ' and the driver circuit 350 ' will be described and explained in more detail, is first the second change between the two embodiments in the 3 and 6 considered closer and explained. So differ with the exception of the two transistors 150 . 130 the sizing of the others not to the transmission circuit 350 respectively. 350 ' In some cases, the transistors belonging to them are quite clear, which in turn illustrates that the values shown in the figures are exemplary.
Die
in 6 gezeigte Schaltung kann so aufgrund der abweichenden
Dimensionierung der Transistoren beispielsweise eine verbesserte
Stabilität gegenüber Prozessschwankungen
bei der Herstellung im Vergleich zu der in 3 aufweisen.
So kann es z. B. vorkommen, dass bei im Rahmen des gleichen Herstellungsschritts
hergestellten Schaltungen in einem Fall die NMOS-Transistoren besonders
gut, die PMOS-Transistoren jedoch besonders schlecht sind oder umgekehrt.
Dimensionierungen, wie sie beispielhaft in 6 gezeigt
ist, können
so beispielsweise zu einer weiteren Optimierung einer gegenüber Prozessschwankungen
stabileren Schaltung beitragen.In the 6 For example, due to the different dimensioning of the transistors, the circuit shown can, for example, have improved stability with respect to process variations in the production in comparison to that in FIG 3 exhibit. So it may be z. For example, in the case of circuits produced in the same manufacturing step, the NMOS transistors are particularly good in one case, but the PMOS transistors are particularly bad, or vice versa. Sizing, as exemplified in 6 For example, this can contribute to a further optimization of a circuit which is more stable than process fluctuations.
So
weist der PMOS-Transistor 170 (TP2) nunmehr eine Breite
von 0,2 μm
bei einer Kanallänge von
0,18 μm
auf. Der NMOS-Transistor 180 (TN2) weist
eine Kanalweite von 0,28 μm
bei einer Kanallänge
von 0,36 μm
auf. Der PMOS-Transistor 210 (TP3) weist eine Kanallänge von
0,3 μm und
eine Kanalweite von 0,12 μm
auf. Die beiden PMOS-Transistoren 220, 230 (TP4,
TP5) weisen jeweils Kanalweiten von 0,7 μm bei der zuvor erläuterten
Standardkanallänge
von 0,1 μm
auf. Ebenso weisen die beiden NMOS-Transistoren 200, 240 (TN3,
TN4) jeweils eine Breite von 0,6 μm
beider Standardkanallänge auf.So points the PMOS transistor 170 (TP2) now has a width of 0.2 microns at a channel length of 0.18 microns. The NMOS transistor 180 (TN2) has a channel width of 0.28 μm with a channel length of 0.36 μm. The PMOS transistor 210 (TP3) has a channel length of 0.3 μm and a channel width of 0.12 μm. The two PMOS transistors 220 . 230 (TP4, TP5) each have channel widths of 0.7 .mu.m in the previously described standard channel length of 0.1 .mu.m. Likewise, the two NMOS transistors 200. . 240 (TN3, TN4) each have a width of 0.6 microns on the standard channel length.
Auch
im Hinblick auf die Kompensationsschaltung 310' sind mit Ausnahme
der Transmissionsschaltung 350' bei ansonsten identischer Struktur die
Dimensionierungen der Transistoren leicht gegenüber den Dimensionierungen aus
dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel geändert. So
umfasst beispielsweise der erste Inverter 320 (InvA) einen NMOS-Transistor
mit einer Kanalweite von 0,28 μm bei
der Standardkanallänge
und einen PMOS-Transistor mit einer Kanalweite von 0,9 μm bei der
Standardkanallänge
auf. Auch der als Verzögerungsschaltung 340 dienende
zweite Inverter 360 (InvB) weist einen NMOS-Transistor mit einer
Kanalweite von 0,28 μm
und einer Kanallänge
von 0,66 μm
auf, während
der zugehörige
PMOS-Transistor eine Kanalweite von ebenfalls 0,28 μm bei einer
Kanallänge von
1,6 μm aufweist.
Die beiden als Kapazitäten
verschalteten PMOS-Transistoren 380 (C1) und 390 (C2)
der Kapazitätsschaltung 370 der Änderungsdetektionsschaltung 330 weisen
jeweils Kanalweiten von 0,5 μm
bei Kanallängen
von 0,46 μm
auf. Der als resistiver Pfad 410 arbeitende PMOS-Transistor 410 (TP7)
weist eine Kanalweite von 0,2 μm
bei einer Kanallänge
von 1 μm
auf.Also in terms of compensation circuit 310 ' are with the exception of the transmission circuit 350 ' in otherwise identical structure, the dimensions of the transistors slightly compared to the dimensions of the in 3 modified embodiment shown. For example, the first inverter includes 320 (InvA) has a 0.28 μm channel width NMOS transistor at the standard channel length and a 0.9 μm channel size PMOS transistor at the standard channel length. Also as a delay circuit 340 serving second inverter 360 (InvB) has an NMOS transistor with a channel width of 0.28 microns and a channel length of 0.66 microns, while the associated PMOS transistor has a channel width of also 0.28 microns with a channel length of 1.6 microns. The two PMOS transistors connected as capacitors 380 (C1) and 390 (C2) the capacity circuit 370 the change detection circuit 330 each have channel widths of 0.5 μm at channel lengths of 0.46 μm. The as resistive path 410 working PMOS transistor 410 (TP7) has a channel width of 0.2 μm with a channel length of 1 μm.
Der
wesentliche Unterschied zwischen dem in 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel
einer bistabilen Kippstufenschaltung 300' und der bistabilen Kippstufenschaltung 300 aus 3 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung liegt jedoch im Bereich der Transmissionsschaltung 350' bzw. 350.
Während
bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
eine Transmission-Gate ähnliche Transmissionsschaltung 350 implementiert
ist, ist bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel
ein Tristate-Inverter implementiert worden. Genauer gesagt sind
der dritte Inverter 420 (InvC) und die beiden Transistoren 430, 440 (TP6,
TN5) aus 3 gegen den in 6 gezeigten
Tristate-Inverter 350' ersetzt worden.The main difference between the in 6 shown embodiment of a bistable flip-flop circuit 300 ' and the bistable flip-flop circuit 300 out 3 However, according to one embodiment of the present invention is in the field of transmission circuit 350 ' respectively. 350 , While at the in 3 shown embodiment, a transmission gate-like transmission circuit 350 is implemented at the in 6 a tristate inverter has been implemented. More specifically, the third inverter 420 (InvC) and the two transistors 430 . 440 (TP6, TN5) 3 against the in 6 shown tristate inverter 350 ' been replaced.
Die
Transmissionsschaltung 350' oder
der Tristate-Inverter 350' umfasst
so bezüglich
der Source- bzw. Drain-Anschlüsse
in Serie geschaltete Transistoren 450, 460, 470 und 480 auf, die
zwischen einen Anschluss 160 für die Versorgungsspannung Vint
und einen Anschluss 120 für das Bezugspotenzial geschaltet
sind. Ein PMOS-Transistor 450 (TP7) ist so mit einem Source-Anschluss
an den Anschluss 160 für
die Versorgungsspannung und mit einem Drain-Anschluss an einen Source-Anschluss eines PMOS-Transistors 460 (TP6)
geschaltet. Ein Gate-Anschluss des PMOS-Transistors 450 (TP7)
ist mit dem Ausgang des zweiten Inverters 360, also dem
Knoten (DEL_N2) gekoppelt. Der Transistor 450 weist bei
der in 6 gezeigten Implementierung eine Kanalweite von
1 μm bei
der Standardkanallänge
auf.The transmission circuit 350 ' or the tristate inverter 350 ' thus comprises transistors connected in series with respect to the source and drain terminals, respectively 450 . 460 . 470 and 480 on that between a connection 160 for the supply voltage Vint and a connection 120 are switched for the reference potential. A PMOS transistor 450 (TP7) is so with a source connection to the connector 160 for the supply voltage and with a drain connection to a source terminal of a PMOS transistor 460 (TP6) switched. A gate terminal of the PMOS transistor 450 (TP7) is connected to the output of the second inverter 360 , so coupled to the node (DEL_N2). The transistor 450 indicates at the in 6 implementation shown a channel width of 1 micron at the standard channel length.
Der
PMOS-Transistor 460 ist mit einem Drain-Anschluss einerseits
an den zweiten Schaltungsknoten 190 der Fuselatch-Schaltung 100 und andererseits
an einen Drain-Anschluss eines NMOS-Transistors 470 (TN5)
gekoppelt. Der PMOS-Transistor 460 (TP6) mit einer Kanalweite
von 0,7 μm
bei der Standardkanallänge
ist mit einem Gate-Anschluss an den Ausgang der Änderungsdetektionsschaltung 330 bzw.
an den zweiten Anschluss der Kapazitätsschaltung 370 gekoppelt.
Der PMOS-Transistor 460 ist also in der Lage, über seinen
Gate-Anschluss das Potenzial an dem Knoten BOOST_N2 zu empfangen,
welches das Steuersignal umfasst.The PMOS transistor 460 is with a drain terminal on the one hand to the second circuit node 190 the fuselatch circuit 100 and on the other hand to a drain terminal of an NMOS transistor 470 (TN5) coupled. The PMOS transistor 460 (TP6) with a channel width of 0.7 μm at the standard channel length is connected to the output of the change detection circuit with a gate connection 330 or to the second terminal of the capacitance circuit 370 coupled. The PMOS transistor 460 is thus able to receive via its gate terminal the potential at the node BOOST_N2, which comprises the control signal.
Auch
ein Gate-Anschluss des NMOS-Transistors 470 (TN5) ist mit
dem Ausgang der Änderungsdetektionsschaltung 330,
also der Kapazitätsschaltung 370 gekoppelt.
Dieser Transistor weist eine Kanalweite von 0,5 μm bei der Standardkanallänge auf.
Er ist mit einem Source-Anschluss an einen Drain-Anschluss eines NMOS-Transistors 480 gekoppelt,
der bei der Standardkanallänge
eine Kanalweite von 0,9 μm
aufweist. Über
einen Source-Anschluss ist der NMOS-Transistor 480 (TN6)
mit dem Anschluss 120 für
das Bezugspotenzial gekoppelt, wobei ein Gate-Anschluss dieses Transistors
ebenfalls mit dem Ausgang des zweiten Inverters 360 gekoppelt.Also a gate terminal of the NMOS transistor 470 (TN5) is connected to the output of the change detection circuit 330 , so the capacity circuit 370 coupled. This transistor has a channel width of 0.5 μm at the standard channel length. It has a source connection to a drain terminal of an NMOS transistor 480 coupled, which has a channel width of 0.9 microns at the standard channel length. Via a source terminal is the NMOS transistor 480 (TN6) with the connection 120 coupled to the reference potential, wherein a gate terminal of this transistor is also connected to the output of the second inverter 360 coupled.
Aufgrund
der Verschaltung der Gate-Anschlüsse
des PMOS-Transistors 450 (TP7)
und des NMOS-Transistors 480 (TN6) mit dem Ausgang des dritten
Inverters 360 bilden diese die Inverterstufe des Tristate-Inverters 350'. Der PMOS-Transistor 460 (TP6)
und der NMOS-Transistor 470 (TN5) ermöglichen hier das Entkoppeln
des Ausgangs des Tristate-Inverters 350', bei dem es sich um den Anschluss
für den
zweiten Schaltungsknoten 190 (N2) handelt, indem in diese
beiden Transistoren den zweiten Schaltungsknoten 190 von
den beiden als Inverter operierenden Transistoren 450, 480 entkoppeln.
Auch bei dem Tristate-Inverter 350' sind gerade die
beiden Transistoren 460, 470 im Zusammenhang mit
dem Referenzpotenzial Vbleq derart ausgelegt, dass auch dieser beiden
Transistoren bei Anlegen des Referenzpotenzials an ihren jeweiligen
Gate-Anschlüssen
im Knickbereich ihrer Kennlinien betrieben werden. Diese beiden
Transistoren weisen also im Vergleich zu ihren jeweiligen Einschaltwiderständen in
diesem Betriebszustand hohe Widerstandswerte auf, was einem Entkoppeln
der Inverterkomponenten von dem Ausgang entspricht. Die Funktionsweise des
Tristate-Inverters 350' ähnelt somit
der der Transmissionsschaltung 350 aus dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel.
Auch diese ermöglicht ein
Koppeln des zweiten Schaltungsknotens 190 (N2) an das Versorgungspotenzial
oder an das Bezugspotenzial mit einer von dem Steuersignal abhängigen Kopplungsstärke in Form
des Widerstandswerts. Während
also das zweite Signal an dem Ausgang des zweiten Inverters 360 bzw.
der Verzögerungsschaltung 340 anzeigt,
ob der zweite Schaltungsknoten 190 über den Tristate-Inverter 350' mit dem Versorgungspotenzial
oder mit dem Bezugspotenzial gekoppelt werden soll, zeigt das Steuersignal die Änderungsdetektionsschaltung 330 die
Stärke dieser
Kopplung an.Due to the interconnection of the gate terminals of the PMOS transistor 450 (TP7) and the NMOS transistor 480 (TN6) to the output of the third inverter 360 These form the inverter stage of the Tristate inverter 350 ' , The PMOS transistor 460 (TP6) and the NMOS transistor 470 (TN5) enable decoupling of the output of the tristate inverter 350 ' , which is the connection for the second circuit node 190 (N2) acts by connecting these two transistors to the second circuit node 190 from the two transistors operating as inverters 450 . 480 decouple. Also with the tristate inverter 350 ' are just the two transistors 460 . 470 in connection with the reference potential Vbleq designed such that these two transistors are operated when the reference potential at their respective gate terminals in the bending region of their characteristics. Thus, these two transistors have high resistance values in comparison to their respective turn-on resistances in this operating state, which corresponds to a decoupling of the inverter components from the output. The operation of the tristate inverter 350 ' thus resembles that of the transmission circuit 350 from the in 3 shown embodiment. This also allows coupling of the second circuit node 190 (N2) to the supply potential or to the reference potential with a dependent on the control signal coupling strength in the form of the resistance value. So while the second signal at the output of the second inverter 360 or the delays approximately circuit 340 indicates whether the second circuit node 190 via the tristate inverter 350 ' is to be coupled to the supply potential or to the reference potential, the control signal shows the change detection circuit 330 the strength of this coupling.
In
weiteren Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann abweichend von den in 3 und 6 gezeigten
Ausführungsbeispielen die Änderungsdetektionsschaltung 330 auch
abweichend ausgeführt
werden. So kann beispielsweise die Kapazitätsschaltung 370 nicht
auf Basis von Feldeffekttran sistoren, also auf Basis der gezeigten PMOS-Transistoren
oder entsprechender NMOS-Transistoren realisiert werden, sondern
es können
auch andere kapazitive Bauelemente, also etwa Halbleiter-Kondensatorschaltungen
oder Graben-Kondensatoren (Trench-Kapazitäten, Graben-Kapazitäten) implementiert
werden.In further embodiments of the present invention may deviate from the in 3 and 6 The embodiments shown, the change detection circuit 330 also be executed deviating. For example, the capacity switch 370 not on the basis of field effect transistors, ie based on the PMOS transistors shown or corresponding NMOS transistors can be realized, but it can also other capacitive components, such as semiconductor capacitor circuits or trench capacitors (trench capacitances, trench capacitances) implemented become.
Auch
kann anstelle des resistiven Pfads in Form des PMOS-Transistors 410 ein
NMOS-Transistor, ein metallisches Widerstandselement oder ein Halbleiter-Widerstandselement
als resistiver Pfad implementiert werden. So kann beispielsweise
im Falle eines Halbleiter-Widerstandselements ein Widerstandswert
des resistiven Pfads nicht nur durch die Dimensionierung (Länge, Breite
und Dicke der betreffenden Halbleiterstruktur), sondern auch durch deren
Dotierung eingestellt werden. Selbstverständlich können auch Mischformen der vorgenannten Elemente
eingesetzt werden, also beispielsweise mit Metall-Clustern dotierte
Halbleiterstrukturen, rein metallische Legierungen oder Halbleiter/Metalllegierungen
(z. B. Zusatz von Silizium in metallische Leiterbahnen oder Strukturen)
implementiert werden.Also, instead of the resistive path in the form of the PMOS transistor 410 an NMOS transistor, a metal resistive element or a semiconductor resistive element may be implemented as a resistive path. Thus, for example, in the case of a semiconductor resistance element, a resistance value of the resistive path can be adjusted not only by the dimensioning (length, width and thickness of the respective semiconductor structure) but also by their doping. Of course, it is also possible to use mixed forms of the abovementioned elements, that is to say, for example, semiconductor structures doped with metal clusters, purely metallic alloys or semiconductors / metal alloys (for example addition of silicon into metallic interconnects or structures).
In
den in den 3 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen
sind als Verzögerungsschaltungen
Inverter zum Einsatz gekommen, die aufgrund Ihrer Ausgangsimpedanz
und der Eingangsimpedanzkapazität
der nachfolgenden Schalteinheit (der Transmissionsschaltungen 350, 350') die verzögernde Wirkung
realisieren. Grundsätzlich
können
jedoch auch andere Schaltungen mit einer ausbreitungszeitbeeinflussenden
Charakteristik, die typischerweise über eine bloße, durch
die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Kräfte hinausgehende
Verzögerung
realisiert, verwendet werden. Beispiele hierfür sind neben der Verwendung
von Invertern, wie dies die Ausführungsbeispiele
in den 2 und 6 zeigen, Transistorschaltungen,
Operationsverstärkerschaltungen RL-Glieder, LC-Glieder
oder RC-Glieder.In the in the 3 and 6 In the embodiments shown, inverters have been used as delay circuits which, due to their output impedance and the input impedance capacitance, of the subsequent switching unit (of the transmission circuits 350 . 350 ' ) realize the delaying effect. In principle, however, other circuits having a propagation time-influencing characteristic, which typically implements beyond a mere delay extending beyond the finite propagation velocity of the electromagnetic forces, may be used. Examples of this are in addition to the use of inverters, as the embodiments in the 2 and 6 Transistor circuits, operational amplifier circuits, RL gates, LC gates or RC gates.
Selbstverständlich können bei
den in den 3 und 6 gezeigten
Ausführungsbeispielen Serienschaltungen
zweier Transistoren auch durch Umkehr der Reihenfolge der beiden
Transistoren verändert
werden. So können
beispielsweise die Transistoren 220 und 230, die
Transistoren 200 und 240, die Transistoren 450 und 460,
die Transistoren 470 und 480 oder auch komplexere
Gruppen von Transistoren jeweils miteinander vertauscht werden.Of course, in the in the 3 and 6 shown embodiments series circuits of two transistors are also changed by reversing the order of the two transistors. For example, the transistors 220 and 230 , the transistors 200. and 240 , the transistors 450 and 460 , the transistors 470 and 480 or more complex groups of transistors are each interchanged.
Die
in den 3 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele
nutzen darüber
hinaus eine Treiberschaltung, bei der es sich jeweils und den ersten Inverter 320 handelt.
Selbstverständlich
können
entsprechende Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung auch ohne einen entsprechenden Inverter bzw.
einen entsprechenden Treiber oder auch mit anderweitig ausgelegten
Treibern, die beispielsweise nicht zu einer Invertierung des Signals
führen,
implementiert und betrieben werden.The in the 3 and 6 In addition, embodiments shown use a driver circuit, in which it is in each case and the first inverter 320 is. It goes without saying that corresponding embodiments of the present invention can also be implemented and operated without a corresponding inverter or a corresponding driver or with otherwise designed drivers which, for example, do not lead to an inversion of the signal.
Ferner
können
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung auch mit einer von 3 abweichenden Anzahl
von Invertern im Rahmen der Kompensationsschaltung 310 bzw. 310' aufgebaut werden.
Wird beispielsweise ein nicht-invertierender Treiber anstelle des
ersten Inverters 320 verwendet oder kann gegebenenfalls
die Verwendung einer Treiberstufe gänzlich entfallen, kann beispielsweise die
Verzögerungsschaltung 340 oder
die Transmissionsschaltung 350 bzw. 350' mit nur einem
einzigen invertierenden Schaltungselement ausgeführt werden. In diesem Fall,
der beispielsweise dadurch realisiert werden könnte, dass als Verzögerungsschaltung 340 eine
entsprechende RC-Schaltung zum Einsatz kommt, wird also über die
Kompensationsschaltung 310 der erste Schaltungsknoten 140 und der
zweite Schaltungsknoten 190 (N2) über eine einzelne invertierende
Schaltungskomponente miteinander gekoppelt. Selbstverständlich können auch
andere Anzahlen von invertierenden Schaltungskomponenten, die im
Rahmen der Kompensationsschaltung 310 zwischen die beiden
Schaltungsknoten 140, 190 geschaltet sind, realisiert
werden, sofern es sich um eine ungerade Anzahl von diesen handelt.
So kann die Verzögerungsschaltung 340 auch
als Kaskadierung mehrer Inverter ausgeführt werden.Furthermore, exemplary embodiments of the present invention can also be used with a number of inverters differing from FIG. 3 in the context of the compensation circuit 310 respectively. 310 ' being constructed. For example, a non-inverting driver instead of the first inverter 320 used or may possibly omit the use of a driver stage entirely, for example, the delay circuit 340 or the transmission circuit 350 respectively. 350 ' be performed with only a single inverting circuit element. In this case, for example, could be realized that as a delay circuit 340 a corresponding RC circuit is used, so is the compensation circuit 310 the first circuit node 140 and the second circuit node 190 (N2) are coupled together via a single inverting circuit component. Of course, other numbers of inverting circuit components, in the context of the compensation circuit 310 between the two circuit nodes 140 . 190 are implemented, provided that it is an odd number of these. So can the delay circuit 340 also be executed as a cascade of several inverters.
Ferner
kann in den Ausführungsbeispielen, die
in den 3 und 6 gezeigt sind, anstelle des einzelnen
Inverters 320 sowohl für
den nachfolgenden zweiten Inverter 360 bzw. Verzögerungsschaltung 340 als
auch für
die Änderungsdetektionsschaltung 330 jeweils
eine eigenständige
Treiberstufe verwendet werden. Bei diesen kann es sich, je nach
konkreter Auslegung, entweder um invertierende oder nicht-invertierende
Treiberstufen handeln. Selbstverständlich können diese gegebenenfalls auch
entfallen, wie die vorangegangene Diskussion gezeigt hat.Further, in the embodiments shown in FIGS 3 and 6 are shown instead of the single inverter 320 both for the subsequent second inverter 360 or delay circuit 340 as well as for the change detection circuit 330 each a separate driver stage are used. These may be either inverting or non-inverting driver stages, depending on the specific design. Of course, these may also be omitted, as the previous discussion has shown.
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
selbstverständlich
auch für
andere als positive Versorgungsspannungen gegenüber dem Bezugspotenzial ausgelegt
werden. In einem solchen Fall kann es gegebenenfalls ratsam sein,
die PMOS-Transistoren durch NMOS-Transistoren und die implementierten
NMOS-Transistoren durch PMOS-Transistoren zu ersetzen. Mit anderen
Worten, kann es in einem solchen Fall ratsam sein, die Polarität der betreffenden
Transistoren zu tauschen. Selbstverständlich können darüber hinaus auch anstelle von
Feldeffekttransistoren Bipolartransistoren eingesetzt werden, weshalb
im weiteren Verlauf der vorliegenden Beschreibung von Quellenanschlüssen, Senkenanschlüssen und
Steueranschlüssen
im Zusammenhang mit den Transistoren gesprochen wird. Hierbei bezieht
sich der Steueranschluss im Falle eines Feldeffekttransistoren auf
einen Gate-Anschluss und im Falle eines Bipolartransistors auf einen
Basisanschluss. Entsprechend sind Quellenanschlüsse im Falle von Feldeffekttransistoren
Source-Anschlüsse
und im Falle von Bipolartransistoren Emitteranschlüsse. Senkenanschlüsse sind
schließlich
im Falle von Feldeffekttransistoren Drain-Anschlüsse und im Falle von Bipolartransistoren
Kollektoranschlüsse.Embodiments of the present invention may of course be designed for other than positive supply voltages to the reference potential. In one In such case, it may be advisable to replace the PMOS transistors by NMOS transistors and the implemented NMOS transistors by PMOS transistors. In other words, in such a case, it may be advisable to change the polarity of the transistors in question. Of course, in addition to bipolar transistors can also be used instead of field effect transistors, which is why in the further course of the present description of source terminals, drain terminals and control terminals is spoken in connection with the transistors. In this case, the control connection in the case of a field effect transistor refers to a gate terminal and in the case of a bipolar transistor to a base terminal. Accordingly, source terminals are source terminals in the case of field effect transistors and emitter terminals in the case of bipolar transistors. Finally, sink connections are drain connections in the case of field-effect transistors and collector connections in the case of bipolar transistors.
Auch
wenn im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bisher Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Form von integrierten Schaltungen
bzw. ASICs (ASIC = Application specific integrated circuit = anwendungsspezifische
integrierte Schaltungen) beschrieben wurden, können diese selbstverständlich ebenfalls
als diskrete Schaltungen mit diskreten Schaltelementen bzw. als
eine Kombination von diskreten Schaltelementen und integrierten
Schaltkreisen realisiert werden. So können beispielsweise im Falle
von Realisierungen von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung mittels diskreter Schaltungen Störungen der
Versorgungsspannung oder anderer externer Einflüsse zumindest teilweise kompensiert
werden.Also
If in the context of the present description so far embodiments
of the present invention in the form of integrated circuits
or ASICs (ASIC = application-specific integrated circuit = application-specific integrated circuit)
Of course, these may also be described
as discrete circuits with discrete switching elements or as
a combination of discrete switching elements and integrated
Circuits can be realized. For example, in the case
of realizations of embodiments
the present invention by means of discrete circuits disorders of
Supply voltage or other external influences at least partially compensated
become.
In
diesem Zusammenhang bietet es sich an, darauf hinzuweisen, dass
im Rahmen der vorliegenden Beschreibung unter einem Anschluss, einem Eingang
oder einem Ausgang nicht notwendigerweise Steckverbindungen, Kontaktstellen,
Lötstellen oder
andere für
externe Verbindungen vorgesehene Strukturen oder Verbindungsflächen gemeint
sind. Vielmehr bezieht sich der Begriff Anschluss auch auf Teile
einer Leiterbahn, einer elektrischen Verbindung oder andere Teile
einer Schaltung. Anschlüsse
bezeichnen also im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht notwendigerweise
einen externen Anschluss, sondern können sich gerade im Bereich integrierter
Schaltungen, aber auch im Falle von diskreten Schaltungen oder kombinierten
Schaltungen auf Teile von Leiterbahnen beziehen, die funktionale Gruppen
miteinander verbinden.In
In this context, it is appropriate to point out that
in the context of the present description under a connection, an entrance
or an outlet does not necessarily have plug connections, contact points,
Solder joints or
others for
By external connections provided structures or connection surfaces meant
are. Rather, the term connection also refers to parts
a trace, an electrical connection or other parts
a circuit. connections
Thus, in the context of the present description, they do not necessarily indicate
an external connection, but can currently be integrated
Circuits, but also in the case of discrete circuits or combined
Circuits refer to parts of tracks, the functional groups
connect with each other.
Abhängig von
den Gegebenheiten können Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Verfahren
in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung
kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette, CD
oder DVD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die
so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, das Ausführungsbeispiele
der erfindungsge mäßen Verfahren
ausgeführt
werden. Allgemein bestehen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung somit auch in einem Software-Programm-Produkt
bzw. einem Computer-Programm-Produkt
beziehungsweise einem Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren
Träger
gespeicherten Programmcode zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Verfahren,
wenn da Software-Programm-Produkt auf einem Rechner oder einem Prozessor
abläuft.
Mit anderen Worten ausgedrückt,
kann ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung somit als ein Computer-Programm bzw.
Software-Programm bzw. Programm mit einem Programmcode zur Durchführung eines
Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens realisiert werden, wenn das Programm auf einem
Prozessor abläuft. Der
Prozessor kann hierbei von einem Computer, einer Chipkarte (Smartcard),
einem Rechenwerk (ALU = arithmetic logic unit = Arithmetisch-Logische-Einheit),
einem ASIC (ASIC = application specific integrated circuit = anwendungsspezifischer
integrierter Schaltkreis) oder einem anderen integrierten Schaltkreis
gebildet sein.Depending on
The circumstances may embodiments
the inventive method
be implemented in hardware or in software. The implementation
can on a digital storage medium, especially a floppy disk, CD
or DVD with electronically readable control signals, the
so can interact with a programmable computer system, the embodiments
the erfindungsge MAESSEN method
accomplished
become. Generally there are exemplary embodiments
The present invention thus also in a software program product
or a computer program product
or a program product with one on a machine-readable one
carrier
stored program code for carrying out an embodiment of the
inventive method,
if there software program product on a machine or a processor
expires.
In other words,
can be an embodiment
The present invention thus as a computer program or
Software program or program with a program code for carrying out a
embodiment
a process can be realized when the program is on a
Processor expires. Of the
Processor can in this case from a computer, a smart card,
an arithmetic logic unit (ALU = Arithmetic Logic Unit),
an ASIC (application specific integrated circuit = application specific
integrated circuit) or other integrated circuit
be formed.
-
100100
-
Fuselatch-SchaltungFuselatch circuit
-
100'100 '
-
Latchlatch
-
110110
-
Widerstandselementresistive element
-
120120
-
Anschluss
für Bezugspotenzialconnection
for reference potential
-
130130
-
NMOS-TransistorNMOS transistor
-
140140
-
erster
Schaltungsknotenfirst
circuit node
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150150
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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160160
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Anschluss
für Versorgungsspannungconnection
for supply voltage
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170170
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PMOS-TransistorPMOS transistor
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180180
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NMOS-TransistorNMOS transistor
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190190
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zweiter
Schaltungsknotensecond
circuit node
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200200
-
NMOS-TransistorNMOS transistor
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210210
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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220220
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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230230
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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240240
-
NMOS-TransistorNMOS transistor
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300300
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bistabile
Kippstufenschaltungbistable
Kippstufenschaltung
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310310
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Kompensationsschaltungcompensation circuit
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320320
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erster
Inverterfirst
inverter
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330330
-
ÄnderungsdetektionsschaltungChange detection circuit
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340340
-
Verzögerungsschaltungdelay circuit
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350350
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Transmissionsschaltungtransmission circuit
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360360
-
zweiter
Invertersecond
inverter
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370370
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Kapazitätsschaltungcapacitance circuit
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380380
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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390390
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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400400
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Anschluss
für Referenzpotenzialconnection
for reference potential
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410410
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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420420
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dritter
Inverterthird
inverter
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430430
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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440440
-
NMOS-TransistorNMOS transistor
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450450
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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460460
-
PMOS-TransistorPMOS transistor
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470470
-
NMOS-TransistorNMOS transistor
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480480
-
NMOS-TransistorNMOS transistor